auteur:Éditeur du site publier Temps: 2024-10-25 origine:Propulsé
Dans la technologie moderne des batteries, nous rencontrons souvent le terme « équilibrage de batterie ». Mais qu'est-ce que cela signifie ? La cause fondamentale réside dans le processus de fabrication et les matériaux utilisés dans les batteries, qui entraînent des différences entre les cellules individuelles d'un bloc de batterie. Ces différences sont également influencées par l'environnement dans lequel les batteries fonctionnent, comme la température et l'humidité. Ces variations se manifestent généralement par des différences de tension de la batterie. De plus, les batteries subissent naturellement une autodécharge en raison du détachement du matériau actif des électrodes et de la différence de potentiel entre les plaques. Les taux d'autodécharge peuvent varier selon les batteries en raison des différences dans les processus de fabrication.
Illustrons cela avec un exemple : supposons que dans une batterie, une cellule ait un état de charge (SOC) plus élevé que les autres. Pendant le processus de charge, cette cellule atteindra sa pleine charge en premier, ce qui entraînera l’arrêt prématuré de la charge des autres cellules qui ne sont pas encore complètement chargées. À l’inverse, si une cellule a un SOC inférieur, elle atteindra d’abord sa tension de coupure de décharge pendant la décharge, empêchant ainsi les autres cellules de libérer complètement leur énergie stockée.
Cela démontre que les différences entre les cellules de batterie ne peuvent être ignorées. Sur la base de cette compréhension, la nécessité d’équilibrer la batterie se fait sentir. La technologie d'équilibrage de batterie vise à minimiser ou à éliminer les différences entre les cellules individuelles grâce à des interventions techniques visant à optimiser les performances globales de la batterie et à prolonger sa durée de vie. Non seulement l’équilibrage de la batterie améliore l’efficacité globale de la batterie, mais il prolonge également considérablement la durée de vie de la batterie. Par conséquent, comprendre l’essence et l’importance de l’équilibrage de la batterie est crucial pour optimiser l’utilisation de l’énergie.
Définition : L'équilibrage de la batterie fait référence à l'utilisation de techniques et de méthodes spécifiques pour garantir que chaque cellule individuelle d'une batterie maintient une tension, une capacité et des conditions de fonctionnement constantes. Ce processus vise à optimiser les performances de la batterie et à maximiser sa durée de vie grâce à une intervention technique.
Importance : Premièrement, l’équilibrage de la batterie peut améliorer considérablement les performances de l’ensemble de la batterie. Grâce à l'équilibrage, la dégradation des performances provoquée par la détérioration des cellules individuelles peut être évitée. Deuxièmement, l'équilibrage contribue à prolonger la durée de vie de la batterie en réduisant les différences de tension et de capacité entre les cellules et en abaissant la résistance interne, ce qui prolonge efficacement la durée de vie de la batterie. Enfin, du point de vue de la sécurité, la mise en œuvre de l’équilibrage des batteries peut empêcher la surcharge ou la décharge excessive de cellules individuelles, réduisant ainsi les risques potentiels pour la sécurité tels que l’emballement thermique.
Conception de la batterie : pour remédier à l'incohérence des performances entre les cellules individuelles, les principaux fabricants de batteries innovent et optimisent continuellement dans des domaines tels que la conception, l'assemblage, la sélection des matériaux, le contrôle des processus de production et la maintenance des batteries. Ces efforts comprennent l'amélioration de la conception des cellules, l'optimisation de la conception des emballages, l'amélioration du contrôle des processus, la sélection stricte des matières premières, le renforcement du suivi de la production et l'amélioration des conditions de stockage.
Fonction d'équilibrage BMS (Battery Monitoring System) : en ajustant la répartition de l'énergie entre les cellules individuelles, le BMS réduit l'incohérence et augmente la capacité utilisable et la durée de vie de la batterie. Il existe deux méthodes principales pour réaliser l’équilibrage dans BMS : l’équilibrage passif et l’équilibrage actif.
L'équilibrage passif, également connu sous le nom d'équilibrage par dissipation d'énergie, fonctionne en libérant l'énergie excédentaire des cellules ayant une tension ou une capacité plus élevée sous forme de chaleur, réduisant ainsi leur tension et leur capacité à correspondre aux autres cellules. Ce processus repose principalement sur des résistances parallèles connectées aux cellules individuelles pour dériver l’énergie excédentaire.
Lorsqu'une cellule a une charge plus élevée que les autres, l'énergie excédentaire est dissipée à travers la résistance parallèle, réalisant ainsi l'équilibre avec les autres cellules. En raison de sa simplicité et de son faible coût, l’équilibrage passif est largement utilisé dans divers systèmes de batteries. Cependant, cela présente l’inconvénient d’une perte d’énergie importante, car l’énergie est dissipée sous forme de chaleur au lieu d’être utilisée efficacement. Les ingénieurs limitent généralement le courant d'équilibrage à un niveau faible (environ 100 mA). Pour simplifier la structure, le processus d'équilibrage partage le même faisceau de câbles avec le processus de collecte, et les deux fonctionnent en alternance. Bien que cette conception réduise la complexité et le coût du système, elle entraîne également une efficacité d’équilibrage moindre et un délai plus long pour obtenir des résultats visibles. Il existe deux principaux types d’équilibrage passif : les résistances shunt fixes et les résistances shunt commutées. Le premier connecte un shunt fixe pour éviter la surcharge, tandis que le second contrôle précisément la commutation pour dissiper l'excès d'énergie.
L’équilibrage actif, en revanche, est une méthode de gestion énergétique plus efficace. Au lieu de dissiper l'énergie excédentaire, il transfère l'énergie des cellules de capacité supérieure vers celles de capacité inférieure à l'aide de circuits spécialement conçus qui intègrent des composants tels que des inductances, des condensateurs et des transformateurs. Cela équilibre non seulement la tension entre les cellules, mais augmente également le taux global d'utilisation de l'énergie.
Par exemple, pendant la charge, lorsqu'une cellule atteint sa limite de tension supérieure, le BMS active le mécanisme d'équilibrage actif. Il identifie les cellules de capacité relativement inférieure et transfère l'énergie de la cellule haute tension vers ces cellules basse tension via un circuit d'équilibrage soigneusement conçu. Ce processus est à la fois précis et efficace, améliorant considérablement les performances de la batterie.
L'équilibrage passif et actif joue un rôle essentiel dans l'augmentation de la capacité utilisable de la batterie, la prolongation de sa durée de vie et l'amélioration de l'efficacité globale du système.
Lorsque l'on compare les technologies d'équilibrage passives et actives, il apparaît clairement qu'elles diffèrent considérablement dans leur philosophie de conception et leur exécution. L'équilibrage actif implique généralement des algorithmes complexes pour calculer la quantité exacte d'énergie à transférer, tandis que l'équilibrage passif repose davantage sur un contrôle précis du timing des opérations de commutation pour dissiper l'énergie excédentaire.
Tout au long du processus d'équilibrage, le système surveille en permanence les changements dans les paramètres de chaque cellule pour garantir que les opérations d'équilibrage sont non seulement efficaces mais également sûres. Une fois que les différences entre les cellules se situent dans une plage acceptable prédéfinie, le système met fin à l’opération d’équilibrage.
En sélectionnant soigneusement la méthode d'équilibrage appropriée, en contrôlant strictement la vitesse et le degré d'équilibrage et en gérant efficacement la chaleur générée pendant le processus d'équilibrage, les performances et la durée de vie de la batterie peuvent être considérablement améliorées.
