Um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) é um sistema eletrônico projetado para monitorar, gerenciar e proteger pacotes de bateria.desempenhando um papel crucial no prolongamento da vida útil da bateriaAbaixo está uma introdução detalhada:

Compreender o desequilíbrio celular

Em pacotes de baterias compostos por várias células, discrepâncias na impedância da célula, temperatura, características de auto-descarga,e outros fatores podem levar a variações na tensão e estado de carga (SOC) entre as célulasNo decurso do tempo, isto resulta num desequilíbrio das células. Por exemplo, durante o carregamento, algumas células podem ficar totalmente carregadas enquanto outras permanecem subcarregadas; durante a descarga, algumas células podem ficar totalmente carregadas, enquanto outras podem ficar subcarregadas.algumas células podem estar sobre descarregadas enquanto outras ainda têm carga residualO desequilíbrio da célula pode causar a sobrecarga ou a sobre descarga de certas células, acelerando a sua degradação e reduzindo a capacidade global e a vida útil da bateria.

Métodos e Princípios de Equilíbrio Celular

• Balanço passivo:Este método normalmente usa resistores de equilíbrio para dissipar o excesso de energia de células sobrecarregadas como calor, igualizando assim a tensão em todas as células.e facilidade de implementaçãoNo entanto, consome energia durante o processo de equilíbrio, reduzindo a eficiência da utilização de energia.É aplicável principalmente durante o carregamento e pode não ser adequado para cenários de carregamento rápido devido a tempos de equilíbrio mais longosPor exemplo, no sistema de equilíbrio passivo de uma bateria de iões de lítio, quando o BMS detecta uma célula com maior tensão, ele ativa o resistor de equilíbrio ligado a essa célula,permitindo que o excesso de tensão seja dissipado como calor até que a tensão se alinhe com outras células

• Equilíbrio ativo:Esta abordagem transfere ativamente o excesso de energia de células altamente carregadas para células ou cargas menos carregadas, conseguindo uma redistribuição de energia.Melhoria da eficiência de carregamento e do desempenho global do pacote de bateriasNo entanto, o equilíbrio ativo requer componentes de hardware mais caros e complexos, como conversores, transformadores e indutores.em alguns sistemas de equilíbrio activo, a energia das células sobrecarregadas é transferida para as células subcarregadas através de um conversor DC-DC, permitindo um equilíbrio dinâmico entre as células.

O papel do equilíbrio celular no prolongamento da vida útil da bateria

Além do equilíbrio de células, um BMS desempenha outras funções, como proteção contra sobrecarga/descarga, monitoramento de temperatura e gerenciamento térmico.Estas funções trabalham em sinergia para proteger integralmente os pacotes de bateriasA seguir está um resumo de algumas funções relacionadas e seus papéis:

• Prevenção da sobrecarga e descarga de células individuais: Ao monitorizar a tensão e o SOC de cada célula em tempo real e implementar medidas de equilíbrio, o BMS garante que a tensão e o SOC de todas as células permaneçam dentro de um intervalo razoável.Isto impede que as células individuais sejam sobrecarregadas ou descarregadas profundamente, evitando a degradação acelerada da capacidade causada por condições excessivas de carga/descarga.O BMS utiliza o equilíbrio de células para evitar a sobrecarga ou a sobre descarga das células da bateria durante o carregamento e descarga, prolongando a vida útil da bateria
• Melhorar a consistência do pacote de baterias:O equilíbrio de células garante níveis uniformes de tensão e SOC em todas as células, melhorando a consistência do pacote de baterias.Uma bateria mais consistente funciona de forma mais estável e eficiente durante a carga e descarga, reduzindo a tensão interna e a distribuição desigual de corrente, diminuindo a probabilidade de reacções secundárias dentro das células, retardando a degradação da capacidade e prolongando a vida útil da bateria.Pesquisas indicam que o equilíbrio eficaz das células pode aumentar a vida útil da bateria em 30% a 40%
• Otimizar a utilização da energia da bateria:O equilíbrio de células aproveita plenamente a energia de cada célula, maximizando a capacidade total da bateria.Isto evita o desperdício de energia devido ao desequilíbrio da célula e evita a subutilização da capacidade da bateriaComo resultado, o pacote de baterias funciona de forma mais eficiente, reduzindo a frequência dos ciclos de carga/descarga sob a mesma procura de energia.Uma vez que a degradação da capacidade da bateria está estreitamente relacionada com o número de ciclos de carga/descargaPor exemplo, nos sistemas de armazenamento de energia, o equilíbrio eficiente das células assegura que a bateria funcione mais perto da sua capacidade máxima,melhorar a utilização da energia e prolongar a vida útil da bateria
• Retardar o início da fuga térmica:O desequilíbrio da célula pode levar a uma geração de calor desigual durante a carga e descarga.que acelera o envelhecimento da bateria e aumenta o risco de fuga térmicaO equilíbrio da célula ajuda a manter uma distribuição de temperatura consistente dentro do pacote de baterias, equilibrando as tensões e correntes da célula,Redução do sobreaquecimento localizado e redução da probabilidade de fuga térmicaPor exemplo, nos pacotes de baterias de iões de lítio, o equilíbrio das células funciona em conjunto com os sistemas de gestão térmica para controlar eficazmente a temperatura da célula.Retardar o início da fuga térmica e prolongar a vida útil da bateria
• Protecção contra sobrecarga/descarga: Ao regular os ciclos de carga/descarga e evitar a sobrecarga ou a descarga profunda, o BMS evita tensões e correntes excessivas nas células da bateria,Reduzir as reações eletroquímicas irreversíveis e a degradação da capacidadeIsto prolonga efetivamente a vida da bateria
• Monitoramento da temperatura e gestão térmica:O BMS monitora continuamente a temperatura da bateria e ativa os mecanismos de arrefecimento ou ajusta as taxas de carga, quando necessário, para evitar superaquecimento ou temperaturas extremamente baixasIsto atenua os efeitos adversos das flutuações de temperatura no desempenho e na vida útil da bateria, retardando o envelhecimento da bateria.
• Estimativa do estado de carga (SOC) e do estado de saúde (SOH): uma estimativa precisa do SOC e do SOH permite aos utilizadores compreender o estado da bateria e a capacidade remanescente,permitindo uma utilização razoável da bateria e evitando a sobrecarga ou a sobre descargaEnquanto isso, a detecção precoce da degradação da capacidade facilita a manutenção e substituição oportunas, garantindo o desempenho e a longevidade da bateria.

Com os contínuos avanços tecnológicos, o BMS está a evoluir para uma maior precisão, maior inteligência e maior eficiência.Aproveitando algoritmos de aprendizagem de máquina para otimizar a seleção de resistores de equilíbrio passivo com base em parâmetros em tempo real, como o grau de desequilíbrio da célulaO tempo de equilíbrio e a temperatura de carregamento podem melhorar a eficiência do equilíbrio e a utilização de energia.O desenvolvimento do BMS sem fio (wBMS) simplifica a concepção do sistema, melhora a fiabilidade e proporciona mais flexibilidade e vantagens para o equilíbrio de células e gestão da bateria.