Por que o equilíbrio da bateria é importante para os pacotes de baterias?

Os sistemas de baterias de potência automotiva são compostos por múltiplas células individuais conectadas em série para atender a requisitos específicos de tensão e potência. No uso prático, devido a variações entre células individuais, a capacidade de todo o pacote de baterias é limitada pela capacidade da célula mais fraca. Em um pacote conectado em série, embora a corrente que flui através de cada célula seja idêntica, as diferenças de capacidade levam a diferentes profundidades de descarga; células de alta capacidade tendem a ser subcarregadas e subdescarregadas, enquanto células de baixa capacidade são propensas a sobrecarga e sobredescarga. Consequentemente, células de alta capacidade degradam lentamente e duram mais, enquanto células de baixa capacidade degradam mais rápido e têm vidas úteis mais curtas. Essa disparidade aumenta com o tempo, levando eventualmente à falha prematura de todo o pacote de baterias devido à falha das células de baixa capacidade.

O ACETestador de Pacotes de Baterias

pode medir a capacidade, vida útil do ciclo e desempenho de carga-descarga do pacote de baterias.

O objetivo fundamental do balanceamento é "aparar picos e preencher vales". Isso envolve o uso de circuitos externos para regular as correntes de carga e descarga durante os períodos de carregamento, descarregamento ou ociosidade para garantir uma tensão consistente entre as células durante a operação, estendendo assim a autonomia do veículo e a vida útil do pacote de baterias.
O fenômeno em que o desempenho do pacote de baterias diminui devido a variações de desempenho entre células individuais é tipicamente referido como "descasamento de células" ou "desbalanceamento". Na maioria dos casos, esse desbalanceamento decorre de imperfeições nos processos de fabricação e métodos de teste, em vez de alterações nas propriedades químicas inerentes das células. Mesmo quando as células são classificadas e combinadas após a produção, desbalanceamentos ainda podem ocorrer - por exemplo, diferentes taxas de autodescarga podem causar desbalanceamentos de capacidade durante períodos de ociosidade, enquanto diferentes resistências internas podem levar à sobrecarga de células específicas durante o processo de carregamento.

Para alcançar o controle de balanceamento para células individuais, o balanceador serve como um componente central do Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS); sem um balanceador, o sistema de gerenciamento - mesmo com acesso a dados de medição - seria incapaz de tomar medidas corretivas, tornando o conceito de "gerenciamento" sem sentido.

I. Modelo Básico de Gerenciamento de Controle de Balanceamento

• O modelo de controle de balanceamento discutido neste capítulo se aplica a pacotes de baterias com configuração em série, assumindo um total de *n* células dentro do pacote. Conforme ilustrado por este modelo, a capacidade e o estado de carga (SOC) das células individuais dentro do pacote podem variar a qualquer momento, necessitando de gerenciamento de controle de balanceamento para pacotes de baterias de potência. Para veículos elétricos, a inconsistência entre as células de bateria de potência é inevitável, principalmente devido aos seguintes dois fatores:
• Inconsistências decorrentes do processo de fabricação da bateria.

Inconsistências causadas por ambientes operacionais.

II. Classificação do Gerenciamento de Controle de Balanceamento

Equalização ativa, Equalização passiva

III. Significado do Gerenciamento de Controle de Balanceamento
1. O gerenciamento de controle de balanceamento ajuda a aumentar a capacidade geral do pacote de baterias.

Considere um pacote de baterias composto por quatro células (B1, B2, B3, B4). Suponha que suas capacidades nominais sejam idênticas (C1=C2=C3=C4=Cmax); no entanto, devido a fatores como taxas de autodescarga variáveis, suas capacidades iniciais diferem antes de um ciclo de carregamento - especificamente, suponha que B2 tenha a maior capacidade inicial e B3 a menor. Como as células são conectadas em série, a capacidade restante do pacote diminui uniformemente; com o tempo, no entanto, um desbalanceamento se desenvolve. O controle de balanceamento permite um aumento na capacidade útil geral.
2. O gerenciamento de controle de balanceamento ajuda a regular a profundidade de carga e descarga para células de bateria de potência.

Primeiro, o gerenciamento de balanceamento aumenta a segurança da bateria. Sem gerenciamento de balanceamento de carga, considere este cenário: entre as quatro células, uma (B2) está perto de carga total (ou seja, seu Estado de Carga, ou SOC, excede 95%). Devido à força eletromotriz e às características de resistência interna, sua tensão operacional aumenta rapidamente, tornando-a suscetível à sobrecarga.

Segundo, o gerenciamento de balanceamento estende a vida útil da bateria. Terceiro, o gerenciamento de balanceamento permite o envelhecimento uniforme da bateria, melhorando assim a consistência do Estado de Saúde (SOH). A inconsistência no SOH representa dificuldades para o sistema de gerenciamento de bateria; complica a tarefa já desafiadora de estimar a carga restante da bateria (ou Estado de Carga, SOC) e dificulta a implementação de estratégias de carregamento otimizadas para o pacote de baterias. Para melhorar a consistência do SOH em todo o pacote, os fatores que influenciam o envelhecimento da bateria devem afetar cada célula individual o mais igualmente possível; a implementação de controle de balanceamento para garantir uma profundidade de descarga (DOD) consistente entre as células é um método eficaz para alcançar um envelhecimento uniforme. O controle de balanceamento mantém uma profundidade de descarga consistente durante a operação, o que não só estende a vida útil geral do ciclo do pacote de baterias - como mencionado anteriormente - mas também garante uma degradação uniforme, resultando em valores de SOH relativamente semelhantes em todas as células.

Sobre NósAcey New Energy