Tecnologia de equalização da bateria BMS: análise aprofundada da equalização ativa e da equalização passiva

Em um momento em que o novo campo energético está em expansão, a tecnologia das baterias, como suporte central, atraiu muita atenção.A tecnologia de equilíbrio de baterias é uma das funções-chave do BMS.Este artigo irá explorar as duas tecnologias de equalização BMS de baterias principais, incluindo equalização ativa e equalização passiva, analisar os seus princípios, vantagens e desvantagens,e cenários de aplicação, e ajudar os leitores a compreender plenamente os mistérios da tecnologia de equalização de bateria.

Por que as baterias precisam de tecnologia de equilíbrio

O pacote de baterias é geralmente composto por várias células individuais em série.e alterações nas características da própria bateria, estas células individuais apresentarão inconsistências na tensão, capacidade, etc. durante a utilização real.que podem eventualmente conduzir a uma sobrecarga ou a uma sobre descarga de algumas baterias, afetando o desempenho de toda a bateria e até causando problemas de segurança.A introdução da tecnologia de equalização visa ajustar a tensão ou a energia de cada bateria individual para equilibrar, prolongar a vida útil da bateria e melhorar o desempenho geral e a segurança da bateria.

Balanço ativo: um instrumento poderoso para uma gestão energética eficiente

A equalização ativa é um método avançado de equalização. Its core principle is to actively transfer the energy of single cells with higher energy in the battery pack to single cells with lower energy through specific circuits (such as bidirectional DC-DC converters, transformadores, etc.) para realizar a realocação de energia e a equalização.

Vantagens

• Alta utilização de energia:O equilíbrio ativo evita o desperdício de energia através da transferência de energia, o que melhora muito a eficiência de utilização de energia da bateria.A utilização da energia pode melhorar em cerca de 30% em comparação com o equilíbrio passivo, que é especialmente importante para sistemas de baterias de grandes dimensões (por exemplo, veículos elétricos, sistemas de armazenamento de energia, etc.) que exigem uma gestão eficiente da energia.
• Velocidade de equalização rápida:Pode alcançar o estado de equilíbrio da bateria num curto espaço de tempo,especialmente adequado para cenários em que as células individuais do pacote de baterias têm uma grande diferença ou exigências elevadas para a velocidade equilibrada.
• Ajuste bidirecional:não só pode ser equilibrado durante a carga, mas também pode ser ajustado dinamicamente de acordo com o estado da bateria durante a descarga,para manter melhor a consistência da bateria.

Desvantagens

• O circuito é complexo e o custo é elevado:A equalização ativa requer circuitos adicionais complexos, chips de controle e componentes de armazenamento e conversão de energia,que torna o projeto de hardware de todo o sistema BMS mais complexo e o custo aumenta.
• Exigências elevadas de precisão do controlo:A fim de obter uma transferência e distribuição de energia precisas, o sistema de equalização ativa requer sensores de alta precisão, controladores e algoritmos de controlo complexos,que impõe requisitos elevados à precisão e estabilidade do controlo do BMS.

Cenários de aplicação

Devido ao seu excelente desempenho, a tecnologia de equilíbrio ativo é amplamente utilizada em áreas que exigem um desempenho e uma vida útil rigorosos da bateria, como veículos elétricos, ferramentas elétricas,sistemas de armazenamento de energia de ponta, etc. Nos veículos elétricos, a equalização activa pode assegurar que a bateria mantém sempre uma boa consistência em ciclos frequentes de carga e descarga e em condições de potência elevada,Prolonga a vida útil da bateria, e melhora o desempenho de potência e alcance do veículo.

Balanço passivo: uma solução básica simples e prática

A equalização passiva consiste em utilizar o método de resistências paralelas no pacote de baterias para consumir o excesso de energia elétrica de uma célula única com uma tensão mais elevada na forma de energia térmica,de modo que as tensões de cada célula tendem a ser consistentes.

Vantagens

• Circuito simples e baixo custo:A implementação da equalização passiva requer apenas que um resistor e o interruptor de controle correspondente sejam conectados em paralelo a cada bateria individual.o custo do hardware é baixo, e é fácil de conceber e implementar.
• Tecnologia madura e alta fiabilidade:Esta tecnologia tem sido utilizada no mercado de baterias há muitos anos.

Desvantagens

• Baixa utilização de energia:O excesso de eletricidade é dissipado sob a forma de energia térmica, causando desperdício de energia e reduzindo a eficiência geral da bateria.Este problema do desperdício de energia é mais óbvio.
• Velocidade de equalização lenta:Dependendo do processo de descarga do resistor para alcançar a equalização, a velocidade é relativamente lenta.Pode demorar muito tempo para alcançar o estado de equalização.
• Apto apenas para o processo de carregamento:Só pode desempenhar um papel no processo de carregamento da bateria e não pode equilibrar eficazmente o ajustamento durante o processo de descarga.

Cenários de aplicação

A tecnologia de equalização passiva é frequentemente utilizada em situações em que é mais sensível aos custos, tem requisitos relativamente baixos de desempenho da bateria e é de pequeno porte,Os produtos electrónicos de consumo (como os telemóveis)No entanto, a utilização de sistemas de armazenamento de energia de baixo custo e alguns equipamentos elétricos de pequena dimensão não é suficiente para permitir a utilização de sistemas de armazenamento de energia de baixo custo.As suas características simples e fiáveis podem satisfazer os requisitos básicos de equilíbrio da bateria, reduzindo simultaneamente o custo global do sistema..

Análise comparativa do equilíbrio ativo e do equilíbrio passivo

A partir da comparação acima, podemos ver que o balanço ativo e o balanço passivo têm as suas próprias características e vantagens e são adequados para diferentes cenários de aplicação.

A integração e o desenvolvimento de duas tecnologias equilibradas

No que respeita às aplicações práticas, a fim de aproveitar plenamente as vantagens do equilíbrio ativo e do equilíbrio passivo e compensar as respectivas deficiências,Alguns sistemas avançados de BMS começaram a explorar a aplicação integrada dos dois sistemas.Por exemplo, nos sistemas de gestão de baterias de alguns veículos eléctricos, é adotada uma estratégia de combinação de equalização activa e de equalização passiva.Durante o processo diário de carga e descarga, o equilíbrio ativo é o foco principal, e a energia de cada bateria individual é ajustada rápida e eficazmente para manter a consistência da bateria;e quando o veículo é deixado em pé durante muito tempo ou é submetido a manutenção regular, o equilíbrio passivo é assistido para otimizar a bateria em profundidade para garantir o desempenho geral e a vida útil da bateria.Esta solução de fusão não só melhora o desempenho e a segurança da bateria, mas também leva em conta o custo e a fiabilidade do sistema.

Tendências de desenvolvimento futuras

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de baterias e as exigências crescentes de desempenho e vida útil da bateria, a tecnologia de equalização da bateria BMS também está constantemente inovando e melhorando.No futuro, a tecnologia de equilíbrio de baterias irá desenvolver-se nas seguintes direcções:

• Maior eficiência de utilização da energia:Otimizar continuamente o design do circuito de equalização ativa e o algoritmo de controle, melhorar a eficiência e a precisão da transferência de energia e minimizar a perda de energia.
• Velocidade de equalização mais rápida:Desenvolver circuitos e dispositivos de equalização de maior desempenho para melhorar a velocidade de resposta e as capacidades de ajuste do sistema de equalização e alcançar uma equalização rápida e em tempo real da bateria.
• Estratégia equilibrada e mais inteligente:Desenvolver estratégias de controlo equilibradas e inteligentes com a ajuda de tecnologias avançadas, como a inteligência artificial e a aprendizagem automática.Analisando e aprendendo os dados históricos e o estado de funcionamento em tempo real da bateria, e ajustando automaticamente os parâmetros e as estratégias de equilíbrio, é conseguido o controlo refinado da gestão e do equilíbrio do pacote de baterias.
• Integração profunda com outras tecnologias:A tecnologia de equalização da bateria será profundamente integrada no sistema de gestão térmica da bateria, no sistema de gestão de energia, etc.para formar uma solução de gestão de baterias mais completa e eficiente, e melhorar integralmente o desempenho, a segurança e a fiabilidade do sistema de baterias.

A tecnologia de equalização da bateria BMS é crucial para garantir o desempenho, a vida útil e a segurança da bateria.Cada um com as suas características e cenários aplicáveisEm aplicações práticas, a selecção racional e a aplicação da tecnologia de equilíbrio, or exploring a fusion solution of the two based on specific needs is of great significance to fully utilize the performance potential of the battery pack and extend the service life of the battery packCom o desenvolvimento e a inovação contínuos da tecnologia, a tecnologia de equilíbrio de baterias fornecerá um apoio mais forte para o desenvolvimento da nova indústria energética.Promover a aplicação mais ampla da tecnologia de baterias em vários domínios, e contribuir para um futuro energético verde e sustentável.