Qué es el equilibrio celular y cómo funciona

¿Es necesario el equilibrio celular?

Debido a que inevitablemente habrá inconsistencias en el proceso de fabricación de las células, tales como el área de la lámina metálica, la uniformidad del recubrimiento, la cantidad de relleno de electrolito, el funcionamiento del equipo, etc. no pueden ser completamente consistentes, esto conduce a diferencias en la resistencia interna DC (DCR) y la capacidad celular de las células.

Aunque esta diferencia sea pequeña, si no se controla, teniendo en cuenta que las celdas del pack de baterías suelen estar conectadas en serie por docenas o cientos (para garantizar que la tensión de salida sea lo suficientemente alta, las celdas suelen estar conectadas en serie). Con el tiempo, la capacidad y la tensión de salida de todo el pack de baterías se reducirán considerablemente debido al "efecto de cortocircuito".

Por eso es necesario equilibrar las celdas para conseguir la misma potencia entre ellas, no sólo para garantizar la capacidad del pack de baterías, sino también para asegurar la consistencia de la tensión de salida.

Durante la carga, como las células están conectadas en serie, las células con mayor DCR alcanzarán más rápidamente la tensión de corte de carga (el batería ternaria de litio es de 4,2 V). Si se interrumpe la carga, las células con menor DCR tendrán un SOC menor porque no alcanzan la tensión de corte, es decir, si no se cargan completamente se producirá un desperdicio de capacidad, lo cual es muy indeseable para los vehículos eléctricos.

¿Cuáles son los tipos de equilibrio celular?

El equilibrado de celdas de batería suele dividirse en equilibrado activo y equilibrado pasivo.

Equilibrado pasivo de células

El equilibrado pasivo de celdas se refiere al uso de resistencias en el proceso de carga para consumir la energía de las celdas de alto voltaje o de alta carga con el fin de reducir la brecha entre las diferentes celdas, que es un tipo de consumo de energía. Cuando el voltaje de cada célula individual se acerca al mismo, continúa la carga. Este proceso se repite hasta que el voltaje de cada una de las células es casi el mismo.

Equilibrio celular activo

El equilibrado activo de las células, mediante dispositivos de almacenamiento de energía, etc., transfiere parte de la energía de las células con más energía a las células con menos energía, lo que constituye la transferencia de energía. Durante la carga equilibrada, el interruptor de control conecta alternativamente el condensador a dos baterías adyacentes, acepta la carga del batería de alto voltajey pone la electricidad en la batería de bajo voltaje hasta que los voltajes de las dos baterías sean iguales.

¿Un BMS equilibra las células

En circunstancias normales, el límite superior de SOC real de la batería se fijará entre 95% y 97%, pero se mostrará como 100% en la interfaz de usuario, que se ha diseñado pensando en la seguridad. El equilibrado de celdas de batería consiste en equilibrar la inconsistencia de voltaje o SOC entre las celdas, y puede ajustar la inconsistencia de carga entre las celdas debido a la inconsistencia de las propiedades físicas a través de medios específicos.

Por ejemplo, cuando el SOC de una célula alcanza los 97%, el SOC de otra célula es sólo de 90%, por lo que el BMS necesita monitorizar los datos de voltaje o SOC de cada célula en tiempo real para un control preciso, y ajustar el SOC a 97%. La energía eléctrica del interior de la célula se libera adecuadamente o la energía eléctrica se carga directamente en la célula cuyo SOC es de 90%. Se trata de los dos enfoques de equilibrado pasivo de células y equilibrado activo de células.

Aunque el equilibrado de celdas provocará un aumento del tiempo de carga, una vez alcanzada la consistencia entre las celdas, el estado de funcionamiento de cada celda tiende a ser consistente, y la capacidad de todo el pack de baterías no se destruirá debido al decaimiento prematuro de la vida útil de una sola celda. disminuido. Después de que cada célula haya alcanzado 97% SOC debido al efecto del equilibrio entre células, todo el pack de baterías está completamente cargado, de modo que la capacidad del pack de baterías de una sola carga es óptima.

Del mismo modo, también es necesario equilibrar las células durante la descarga. El propósito es mantener la consistencia del voltaje o SOC de cada célula, y evitar la situación de que una célula se haya sobredescargado y la otra aún no alcance el voltaje de corte de descarga.

Es decir, el pack de baterías con función de equilibrado de celdas puede alcanzar el rango de SOC óptimo durante la carga y la descarga, garantizando que cada celda pueda trabajar dentro del rango de SOC de 5%-97%. En lugar de los parámetros de la célula con mayor resistencia interna y menor capacidad, se determina el rango de SOC utilizable de todo el pack de baterías.

Por lo tanto, es imaginable cuánta capacidad de recopilación y procesamiento de datos necesita el BMS al realizar el equilibrado de células para completar este trabajo tan simple como es el equilibrado de células. Si desea saber cuáles son los fabricantes de BMS, puede consultar 10 principales proveedores de sistemas de gestión de baterías.

Cómo se hace el equilibrio celular

La diferencia de presión se considera generalmente como el rendimiento de la consistencia de las células. BMS equilibra el paquete de baterías, con la esperanza de reducir la diferencia de presión; Para ajustar la tensión de las células de la batería, sólo hay una manera factible para ajustar el SOC de las células, y para ajustar la diferencia de presión, es necesario ajustar la diferencia de SOC (carga o descarga de una determinada cadena de forma individual).

Además, si se tienen en cuenta los parámetros de caracterización (diferencia de capacidad, diferencia de resistencia interna y diferencia de potencia residual) de la primera parte, la capacidad y la resistencia interna de la batería son propiedades de la propia batería, y actualmente es difícil ajustarla por métodos externos. más difícil de controlar; Sin embargo, si se carga o descarga individualmente una determinada célula del pack de baterías, se puede modificar la diferencia de potencia residual de las células, de modo que se consigue el propósito de ajustar la consistencia de las células.

En resumen, el equilibrio y el mantenimiento de la consistencia de las celdas del pack de baterías sólo puede lograrse cargando o descargando una o varias celdas (ajustando la diferencia de potencia restante), y actualmente no existe otra forma ideal. Tenga en cuenta que el ajuste de la diferencia de potencia restante no reduce necesariamente la diferencia de potencia restante. Toda la ecualización actual del BMS se consigue cargando y descargando celdas individuales del pack de baterías.