تکنولوژی تعادل باتری BMS: تجزیه و تحلیل عمیق تعادل فعال و تعادل منفعل

در زمانی که حوزه انرژی جدید در حال رونق است، تکنولوژی باتری به عنوان پشتیبانی اصلی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است.و تکنولوژی تعادل باتری یکی از توابع کلیدی BMS استاین مقاله دو فناوری اصلی برابر سازی باتری BMS، از جمله برابر سازی فعال و برابر سازی منفعل را بررسی می کند، اصول، مزایا و معایب آنها را تجزیه و تحلیل می کند.و سناریوهای کاربرد، و به خوانندگان کمک کند تا به طور کامل اسرار تکنولوژی تعادل باتری را درک کنند.

چرا باتری ها به تکنولوژی تعادل نیاز دارند؟

بسته باتری معمولا از چندین سلول تک در سری تشکیل شده است. با این حال، به دلیل تفاوت در فرآیندهای تولید، محیط های مختلف استفاده،و تغییرات در ویژگی های خود باتری، این سلول های تک نفره در طول استفاده واقعی، عدم سازگاری در ولتاژ، ظرفیت و غیره را تجربه می کنند. اگر اصلاح نشود، این عدم سازگاری با بازیافت باتری جمع می شود،که در نهایت ممکن است منجر به شارژ بیش از حد یا تخلیه بیش از حد برخی از باتری ها شود.، که بر عملکرد کل باتری تاثیر می گذارد و حتی باعث مشکلات ایمنی می شود.معرفی تکنولوژی معادله با هدف تنظیم ولتاژ یا انرژی هر باتری برای تعادل، طول عمر کار باتری را افزایش می دهد و عملکرد کلی و ایمنی باتری را بهبود می بخشد.

تعادل فعال: یک ابزار قدرتمند برای مدیریت انرژی کارآمد

تعادل فعال یک روش تعادل پیشرفته است. 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، ترانسفورماتورها و غیره) برای تحقق توزیع مجدد انرژی و تعادل.

مزایا

• مصرف انرژی بالا:تعادل فعال از هدر رفتن انرژی از طریق انتقال انرژی جلوگیری می کند، که به طور قابل توجهی کارایی استفاده از انرژی بسته باتری را بهبود می بخشد.استفاده از انرژی می تواند حدود 30٪ در مقایسه با تعادل منفعل بهبود یابد، که به ویژه برای سیستم های باتری بزرگ (به عنوان مثال، وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های ذخیره سازی انرژی و غیره) که نیاز به مدیریت انرژی کارآمد دارند، مهم است.
• سرعت تعادل سریع:می تواند در مدت کوتاهی به حالت متعادل باتری برسد.به ویژه مناسب برای سناریوهایی که سلول های فردی در بسته باتری تفاوت زیادی دارند یا الزامات بالایی برای سرعت متعادل دارند.
• تنظیم دو طرفه:نه تنها می توان آن را در هنگام شارژ تعادل داد، بلکه می توان آن را به صورت پویا بر اساس وضعیت باتری در هنگام تخلیه تنظیم کرد.به منظور حفظ بهتر ثبات بسته باتری.

معایب

• مدار پیچیده است و هزینه اش بالاست:تعادل فعال نیازمند مدارهای پیچیده اضافی، تراشه های کنترل، و اجزای ذخیره سازی و تبدیل انرژی است.که طراحی سخت افزاری کل سیستم BMS را پیچیده تر می کند و هزینه افزایش می یابد.
• الزامات بالا برای دقت کنترل:برای رسیدن به انتقال و توزیع دقیق انرژی، سیستم تعادل فعال نیاز به سنسورها، کنترل کننده ها و الگوریتم های کنترل پیچیده با دقت بالا دارد.که الزامات بالایی را در مورد دقت کنترل و ثبات BMS مطرح می کند.

سناریوهای کاربرد

با توجه به عملکرد عالی آن، فن آوری تعادل فعال به طور گسترده ای در مناطقی که نیاز به عملکرد و عمر باتری دقیق دارند، مانند وسایل نقلیه الکتریکی، ابزار الکتریکی،سیستم های ذخیره سازی انرژی پیشرفته، و غیره در وسایل نقلیه الکتریکی، تعادل فعال می تواند اطمینان حاصل کند که بسته باتری همیشه در زیر چرخه های شارژ و تخلیه مکرر و شرایط قدرت بالا، ثبات خوبی را حفظ می کند.طول عمر باتری را افزایش می دهد، و عملکرد قدرت و محدوده خودرو را بهبود می بخشد.

تعادل منفعل: یک راه حل ساده و عملی

تعادل منفعل استفاده از روش مقاومت های موازی در بسته باتری برای مصرف انرژی الکتریکی اضافی یک سلول با ولتاژ بالاتر به شکل انرژی حرارتی است.به طوری که ولتاژ هر سلول به طور مداوم است.

مزایا

• مدار ساده و هزینه کم:اجرای تعادل منفعل فقط نیاز به یک مقاومت و سوئیچ کنترل مربوطه دارد که به طور موازی به هر باتری متصل شود. ساختار مدار نسبتا ساده است،هزینه سخت افزار کم است، و طراحی و اجرای آن آسان است.
• تکنولوژی بالغ و قابلیت اطمینان بالا:این تکنولوژی در بازار باتری برای سال های زیادی مورد استفاده قرار گرفته است. پس از بسیاری از تأیید عملی، دارای بلوغ تکنولوژیکی بالا و قابلیت اطمینان بالا است

معایب

• مصرف انرژی کم:برق اضافی به شکل انرژی حرارتی از بین می رود و باعث اتلاف انرژی می شود و کارایی کلی باتری را کاهش می دهد.این مشکل اتلاف انرژی آشکارتر است.
• سرعت تعادل آهسته:با توجه به روند تخلیه مقاومت برای دستیابی به تعادل، سرعت نسبتا آهسته است. برای سلول های تک با تفاوت های بزرگ در بسته باتریممکن است زمان زیادی طول بکشد تا به حالت تعادل برسیم.
• فقط برای فرآیند شارژ مناسب است:این تنها می تواند در فرآیند شارژ باتری نقش داشته باشد و نمی تواند به طور موثر تعادل تنظیم را در طول فرآیند تخلیه کند.

سناریوهای کاربرد

تکنولوژی تعادل منفعل اغلب در مواردی استفاده می شود که در آن هزینه حساس تر است، نیاز به عملکرد باتری نسبتا کم است و اندازه کوچک است.از جمله محصولات الکترونیکی مصرفی (مانند تلفن های همراه)، تبلت ها و غیره) ، سیستم های ذخیره سازی انرژی ارزان قیمت و برخی از تجهیزات الکتریکی کوچک.ویژگی های ساده و قابل اعتماد آن می تواند نیازهای اساسی تعادل باتری را برآورده کند در حالی که هزینه کلی سیستم را کاهش می دهد.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای از تعادل فعال و تعادل منفعل

از مقایسه فوق، می توانیم ببینیم که تعادل فعال و تعادل منفعل ویژگی ها و مزایا خاص خود را دارند و برای سناریوهای کاربردی مختلف مناسب هستند.

ادغام و توسعه دو تکنولوژی متعادل

در کاربردهای عملی، برای استفاده کامل از مزایای تعادل فعال و تعادل منفعل و جبران کمبودهای مربوطه،برخی از سیستم های پیشرفته BMS شروع به بررسی کاربرد یکپارچه این دوبه عنوان مثال، در سیستم های مدیریت باتری برخی از وسایل نقلیه الکتریکی، استراتژی ترکیب تعادل فعال و تعادل منفعل پذیرفته شده است.در طول فرآیند شارژ و تخلیه روزانه، تعادل فعال تمرکز اصلی است و انرژی هر باتری به سرعت و به طور موثر تنظیم می شود تا ثبات بسته باتری را حفظ کند.و زمانی که وسیله نقلیه برای مدت طولانی ایستاده باشد یا تحت تعمیرات منظم قرار گیرد.، تعادل منفعل برای بهینه سازی باتری در عمق کمک می کند تا عملکرد کلی و عمر باتری را تضمین کند.این راه حل فیوژن نه تنها عملکرد و ایمنی باتری را بهبود می بخشد، اما همچنین هزینه و قابلیت اطمینان سیستم را نیز در نظر می گیرد.

روند توسعه آینده

با توسعه مداوم فناوری باتری و افزایش الزامات عملکرد و عمر باتری، فناوری تعادل باتری BMS نیز به طور مداوم نوآوری و بهبود می یابد.در آینده، تکنولوژی تعادل باتری در جهت های زیر توسعه خواهد یافت:

• بهره وری بالاتر از استفاده از انرژی:به طور مداوم طراحی مدار تعادل فعال و الگوریتم کنترل را بهینه سازی کنید، کارایی و دقت انتقال انرژی را بهبود بخشید و از دست دادن انرژی را به حداقل برسانید.
• سرعت تساوي سريع تر:توسعه مدارها و دستگاه های تعادل با عملکرد بالاتر برای بهبود سرعت پاسخ و قابلیت تنظیم سیستم تعادل و دستیابی به تعادل سریع و در زمان واقعی باتری.
• استراتژی متعادل تر:توسعه استراتژی های کنترل متعادل هوشمند با کمک فن آوری های پیشرفته مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین.با تجزیه و تحلیل و یادگیری داده های تاریخی و وضعیت عملیاتی در زمان واقعی بسته باتری، و تنظیم خودکار پارامترهای تعادل و استراتژی ها، مدیریت و کنترل تعادل دقیق بسته باتری به دست می آید.
• ادغام عمیق با سایر فن آوری ها:تکنولوژی تعادل باتری به طور عمیق با سیستم مدیریت حرارتی باتری، سیستم مدیریت انرژی و غیره ادغام خواهد شد.برای ایجاد یک راه حل کامل و کارآمد مدیریت باتری، و به طور جامع عملکرد، ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم باتری را بهبود بخشد.

تکنولوژی تعادل باتری BMS برای اطمینان از عملکرد، عمر و ایمنی بسته باتری بسیار مهم است. تعادل فعال و تعادل منفعل دو فناوری تعادل اصلی هستند.هرکدام با ویژگی های خود و سناریوهای قابل اجرادر کاربردهای عملی، انتخاب منطقی و استفاده از تکنولوژی تعادل، 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 packبا توسعه مداوم و نوآوری تکنولوژی، تکنولوژی تعادل باتری حمایت قوی تری از توسعه صنعت انرژی جدید فراهم می کند.ترویج استفاده گسترده تر از تکنولوژی باتری در زمینه های مختلف، و کمک به دستیابی به آینده انرژی سبز و پایدار.