이봐! 리튬 이온 배터리 공급 업체로서, 나는 리튬 이온 배터리 팩의 셀의 균형을 맞추기 위해 잘 작동하는 배터리 관리 시스템 (BMS)을 갖는 것이 얼마나 중요한지 직접 보았습니다. 이 블로그에서는 BMS 가이 마술을 어떻게하는지 분해 할 것입니다.
우선, 셀 밸런싱이 왜 그렇게 큰 일인지 이해합시다. 리튬 이온 배터리 팩에서 여러 셀이 직렬 또는 병렬로 연결됩니다. 각 셀에는 고유 한 특성이 있습니다. 시간이 지남에 따라 제조, 온도 변화 및 사용 패턴의 차이로 인해 이러한 셀은 다르게 행동하기 시작할 수 있습니다. 일부 세포는 다른 세포보다 더 빨리 충전하거나 배출 할 수 있습니다. 우리 가이 세포의 균형을 맞추지 않으면 많은 문제를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 배터리 팩의 전체 용량을 줄일 수 있습니다. 단일 약한 셀은 전체 팩의 성능을 제한 할 수 있으며, 릴레이 레이스에서 나머지 팀을 보유한 느린 러너와 같은 종류입니다.
이제 BMS에. BMS는 배터리 팩의 뇌와 같습니다. 주요 임무는 셀을 모니터링하고 제어하여 모두 안전하고 효율적인 범위 내에서 작동하는지 확인하는 것입니다. 셀 밸런싱과 관련하여 수동 밸런싱 및 활성 밸런싱의 두 가지 주요 방법이 있습니다.
수동 밸런싱
수동 밸런싱은 특히 작은 배터리 팩에서보다 간단하고 일반적으로 사용되는 방법입니다. 작동 방식은 다음과 같습니다. BMS는 팩에서 각 셀의 전압을 지속적으로 모니터링합니다. 특정 셀이 다른 셀보다 더 높은 전압을 가지고 있음을 감지하면 해당 셀에서 일부 전하를 전환시킵니다. 저항을 사용하여이를 수행합니다. 추가 전하는 저항을 통한 열로 소산됩니다.
4 개의 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩이 있다고 가정 해 봅시다. 충전 중에 한 셀이 다른 세 셀보다 더 빠른 전압에 도달 할 수 있습니다. BMS는 이것을 감지하고 높은 전압 셀의 저항을 연결합니다. 그런 다음 전류는 저항을 통해 흐르고 전압이 다른 전압과 일치 할 때까지 해당 셀의 전하를 줄입니다.
수동 밸런싱의 장점은 구현하기가 간단하고 비교적 저렴하다는 것입니다. 복잡한 회로가 많이 필요하지 않습니다. 그러나 단점도 있습니다. 추가 전하는 열로 소실되므로 에너지는 매우 효율적이지 않습니다. 이것은 특히 상당한 양의 에너지를 낭비 할 수있는 큰 배터리 팩에서 문제가 될 수 있습니다. 또한 수동 밸런싱은 비교적 느립니다. 세포의 균형을 맞추는 데 시간이 오래 걸릴 수 있습니다. 특히 전압이 큰 차이가있는 경우에도 셀의 균형을 잡는 데 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.
활성 밸런싱
반면에 활성 밸런싱은보다 진보적이고 에너지 - 효율적인 방법입니다. 추가 전하를 열로 소산하는 대신 활성 밸런싱 시스템은 고전압 셀에서 저전압 셀로 전하를 전달합니다. 이를 달성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
일반적인 접근법 중 하나는 커패시터 기반 활성 밸런싱 시스템을 사용하는 것입니다. 이 설정에서 커패시터는 고전압 셀에 연결됩니다. 커패시터는 고전압 셀에서 추가 전하를 저장합니다. 그런 다음 커패시터는 고전압 셀에서 분리되어 저전압 셀에 연결됩니다. 저장된 전하는 저전압 셀로 옮겨진다. 이 프로세스는 모든 셀에 동일한 전압이있을 때까지 여러 번 반복 할 수 있습니다.
다른 방법은 DC -DC 변환기를 사용하는 것입니다. DC -DC 컨버터는 고전압 셀의 전압을 무너 뜨리고 저전압 셀의 전압을 강화할 수 있습니다. 커패시터 기반 시스템보다 셀 간의 전하를 더 효율적으로 전달할 수 있습니다.
활성 밸런싱에는 몇 가지 장점이 있습니다. 전하가 열로 낭비되기보다는 전하가 전달되기 때문에 수동 밸런싱보다 효율적인 에너지입니다. 또한 더 빠릅니다. 전압에 큰 차이가 있더라도 세포의 균형을 높일 수 있습니다. 그러나 구현하는 것이 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 보다 정교한 회로와 구성 요소가 필요하므로 배터리 팩의 비용을 증가시킬 수 있습니다.
세포 밸런싱에 영향을 미치는 요인
BMS가 리튬 이온 배터리 팩의 셀의 균형을 얼마나 잘 균형을 잡을 수 있는지에 영향을 줄 수있는 몇 가지 요소가 있습니다.
온도중요한 요소입니다. 리튬 - 이온 세포는 온도에 민감합니다. 고온에서는 세포의 내부 저항이 감소하여 세포가 더 빨리 전하되고 배출 될 수 있습니다. 저온에서는 내부 저항이 증가하고 세포는 효율적으로 충전을 받아들이거나 전달하지 못할 수 있습니다. BMS는 셀의 균형을 잡을 때 이러한 온도 변화를 고려해야합니다. 예를 들어 배터리 팩의 온도에 따라 밸런싱 알고리즘을 조정할 수 있습니다.
세포 노화또 다른 중요한 요소입니다. 세포가 나이가 들어감에 따라 내부 저항과 용량이 변화합니다. 오래된 세포는 새로운 세포뿐만 아니라 전하를 보유하지 않을 수 있습니다. BMS는 시간이 지남에 따라 이러한 변경 사항에 적응할 수 있어야합니다. 셀 뱅킹 임계 값을 조정하거나 셀 연령에 따라 다른 균형 전략을 사용해야 할 수도 있습니다.
다른 응용 분야에서 세포 밸런싱의 중요성
셀 밸런싱은 리튬 - 이온 배터리가 사용되는 다양한 응용 분야에서 중요합니다.
~ 안에전기 자동차 (EVS), 우물 - 밸런스 배터리 팩은 최적의 성능에 필수적입니다. 불균형 배터리 팩은 범위를 줄이고 배터리 수명이 짧고 안전 문제로 이어질 수 있습니다. EV의 높은 전력 수요는 일관되고 신뢰할 수있는 에너지 공급을 제공 할 수있는 배터리 팩이 필요합니다. 효과적인 셀 밸런싱을 갖는 BMS는 팩의 모든 셀이 차량의 전반적인 성능에 동일하게 기여하도록합니다. EVS에 사용되는 배터리 유형에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.리튬 이온 트랙션 배터리.
~ 안에휴대용 전자 장치랩톱 및 스마트 폰과 같은 셀 밸런싱은 배터리 수명을 연장하고 사용자 경험을 향상시키는 데 도움이됩니다. 균형 잡힌 배터리 팩은 충전 사이에 더 긴 런타임을 제공 할 수 있습니다. 또한 불균형 셀로 인해 장치가 예기치 않게 종료되지 않도록합니다.
~ 안에재생 가능한 에너지 저장 시스템태양 및 풍력 에너지 저장과 마찬가지로 셀 밸런싱은 효율적인 에너지 저장 및 검색에 중요합니다. 배터리 팩은 재생 에너지 원의 간헐적 특성을 지원하기 위해 에너지를 효과적으로 저장하고 방출 할 수 있어야합니다. 밸런스 배터리 팩은 스토리지 시스템의 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
우리의 제안
리튬 이온 배터리 공급 업체로서 우리는 셀 밸런싱의 중요성을 이해합니다. 우리는NCM 리튬 배터리그리고소프트 팩 배터리. 당사의 배터리에는 최적의 셀 밸런싱을 보장하기 위해 고급 BMS 기술이 장착되어 있습니다.
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참조
- Linden, D., & Reddy, TB (2002). 배터리 핸드북. 맥그로 - 힐.
- Pesaran, AA (2002). 전기 및 하이브리드 전기 자동차를위한 배터리 관리 시스템. 국가 재생 가능 에너지 실험실.