Hvorfor trenger litiumbatterier batteribalansering?

I dagens kontekst med økende bevissthet om miljøvern, blir litiumbatterier, som en effektiv og pålitelig energilagringsenhet, gradvis hovedvalget. Litiumbatterier kan imidlertid ha problemer som kapasitetsfeil og overdreven spenningsforskjell ved langvarig bruk, noe som krever bruk av batteribalanseringsteknologi. Denne artikkelen vil utforske hvorfor litiumbatterier trenger cellebalansering, og forklare betydningen av det og hvordan man oppnår det.

Litiumbatterier går gjennom batteribalansering, og hver enhet i batteripakken kan effektivt overvåkes og holdes i en sunn ladetilstand (State of Charge, SoC). Dette øker ikke bare antall batterisykluser, men gir også ekstra beskyttelse mot skade på battericellene på grunn av overlading/dyp utlading.

Aktiv og passiv utjevning

Passiv utjevning forbruker overflødig ladning gjennom bleedermotstander, slik at alle battericeller har omtrent samme SoC, men det forlenger ikke driftstiden til systemet. Vanligvis kalles utjevningen som bruker motstander til å spre energi passiv utjevning.

Aktiv balansering er en mer sofistikert balanseteknikk som øker systemets kjøretid ved å øke den totale ladningen som er tilgjengelig i pakken ettersom ladningen omfordeles i cellene under lade- og utladingssykluser. Sammenlignet med passiv utjevning kan aktiv utjevning forkorte ladetiden og redusere varmen som genereres under utjevningen. Vanligvis kalles utjevningen som oppnås gjennom kapasitetsoverføring aktiv utjevning.

Aktiv cellebalansert utladning

Som vist i figuren nedenfor er det en typisk batteripakke med full kapasitet. Full kapasitet betyr at ladekapasiteten når 90 %, fordi å holde batteriet på (eller nær) 100 % kapasitet i lang tid vil raskt redusere levetiden. Og full utlading refererer til utlading til 30 %, noe som hindrer batteriet i å gå inn i en dyp utladningstilstand.
Over tid blir egenskapene til noen batterier dårligere enn andre. Selv om noen battericeller fortsatt har mye kapasitet igjen, begrenser svake battericeller systemets driftstid, 5 % av misforholdet mellom batterikapasiteten vil føre til at 5 % av energien blir ineffektiv. For batterier med stor kapasitet betyr det at mye energi går til spille. Denne situasjonen er spesielt kritisk for eksterne systemer og systemer som ikke er enkle å vedlikeholde. Ubrukt energi fører også til økte batteriladings- og utladingssykluser, redusert batterilevetid og høyere kostnader på grunn av hyppig batteribytte.

Med aktiv balansering omfordeles ladningen fra sterke celler til svake celler, og tapper batteripakken fullstendig for energi.

Aktiv cellebalansert lading

Hvis pakken lades uten utjevning, vil de svake cellene nå full kapasitet før de sterke cellene, og igjen bli den begrensende faktoren; på dette tidspunktet begrenser de den totale energien som kan holdes i systemet.

Aktiv utjevning kan få batteripakken til å nå full kapasitet ved å omfordele ladningen under lading. Andelen av utjevningstid og virkningen av utjevningsstrøm på tid vil ikke bli diskutert i dybden her.

Fordeler og ulemper med aktiv og passiv utjevning

Aktiv batteribalansering og passiv batteribalansering kan effektivt fremme helsen til batterisystemet ved å overvåke og matche ladetilstanden til hver battericelle. I motsetning til passiv batteribalansering, som kun bruker overflødig lading under lading, kan aktiv batteribalansering brukes under lading og utlading. omfordeling av avgifter i denne perioden. Derfor kan aktiv cellebalansering forlenge systemets kjøretid og også forbedre ladeeffektiviteten. Aktiv cellebalansering krever løsninger som ofte er mer komplekse og større i størrelse, mens passiv cellebalansering er mer kostnadseffektiv.

Anvendelsen av batteribalanseringsteknologi innen litiumbatterier har blitt et viktig middel for å forbedre effektiviteten til energilagringssystemer og forlenge batteriets levetid. Ved å overvåke og justere statusen til hvert enkelt batteri i batteripakken, kan batteriutjevningssystemet gjøre den generelle ytelsen til litiumbatteripakken mer stabil og pålitelig. Med utviklingen av vitenskap og teknologi kan vi forvente fremveksten av mer avansert batteriutjevningsteknologi for å gi bedre støtte for utviklingen av energilagringssystemer for litiumbatterier.