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沙巴体育手机版采用主动平衡技术的下一代BMS

2022.01.14

随着储能系统的渗透, 如今,锂电池的使用寿命和运行环境越来越受到人们的关注. 多年来,沙巴体育手机版一直致力于锂电池BMS的研发. 到2021年底, 沙巴体育App官方下载最终交付了一个令人满意的结果:沙巴体育手机版下一代电池系统集成智能有源平衡技术正式推出. 主动平衡的应用将保证电池系统始终处于最佳性能状态, 从而提高了电池的使用寿命, 也可使电池系统适应各种负载条件, 同时大大降低了维护成本, 提高系统的可靠性, 稳定性和负载适应性.  


Background

锂电池在运行过程中会受到各种特性的影响, 比如过电压, 欠压, 过度充电, 放电, 热失控和电池之间的电压不平衡, 在这些, 最重要的因素是电压不平衡, 它会随着时间的变化改变电池组中每个电池的电压, 从而降低电池组在电池中的容量. 另一方面,最弱的电池也将决定整个电池组的性能.  因此, 为了保证电池组的整体性能, 沙巴体育App官方下载应该平衡电池组中的每个电池,尽可能降低电池之间的电压差.  目前, 基于电池电压和电池SOC, 主动平衡和被动平衡已经在业内被提出.  


积极的平衡和. 被动平衡

无源平衡技术通过耗散较高的SOC单元的能量来均衡每个cell的SOC, 并推导出与最底层电池荷电状态相似的所有电池, 又称耗散平衡技术.  主动平衡技术将能量从SOC较高的电池转移到SOC较低的电池, 使每个单元的SOC相等. 它被称为非耗散平衡技术.  沙巴体育App官方下载可以从下图中看到, 无源平衡将使整个电池组的SOC =SOC 2, 主动平衡将使整个电池组的SOC =(SOC 2+SOC 4)/2+(SOC 1+SOC 3)/2)/2.  

 

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无源平衡技术-开关电阻分流

无源平衡技术在平衡电路中使用电阻. 电路将通过耗散较高的电池电压的能量来平衡每个电池的电压, 并使整个电池组达到与最低电池电压相等的电池组电压. 与此同时, 沙巴体育App官方下载需要注意的是,被动平衡技术只在充电条件下工作, 因为被动平衡不能有反向切换, 而反向开关只会使电池组更加不平衡, 哪些违背了平衡技术的初衷.

沙巴体育手机版采用的无源平衡技术如下图所示. 在图中, V1 ~ Vn为模块内串联的每个单体电池的电压, Q1 ~ Qn为每个电池单元对应的继电器, R1到Rn是每个电池单元. 更多相应的固定并联电阻. 沙巴体育手机版的BMS将一个电阻并联到每个电池,通过一个受控继电器串联,以平衡每个电池的电压. 在这个设计, 当电压传感器检测到电压不平衡, 它决定了哪个电阻应该被分流 . 其中,电阻值将根据所需的平衡电流来确定.

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沙巴体育手机版有源平衡新技术-单变压器有源平衡

正如前面所提到的, 沙巴体育App官方下载也可以把有源平衡技术称为非耗散平衡技术, 因为它把能量从高细胞转移到低细胞直到所有细胞都达到平衡. 另一方面, 主动平衡也可用于双向充放电操作, 与被动平衡相比, 该平衡电路可以有效地平衡电池.  

沙巴体育手机版采用的有源平衡技术如下图所示. 在图中, V1 ~ Vn为模块内串联电池组的电压, Q1到Qn+1为半导体开关, D是二极管, S是由原边控制的半导体. T是整个电池组的变压器. 该技术的工作策略是将整个电池组的电流S切换到变压器T, 变压器的输出通过相应的半导体开关整流并传输到最低的电池. 因此,需要控制选择目标单元和切换设备. 电池对电池技术, 目标电池是一种能量更高的电池,它通过变压器移动到电池组中,以平衡目标电池和电池组中其他电池的电压. 


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沙巴体育手机版主动平衡技术-工作模式与策略


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沙巴体育手机版主动平衡功能框图



主动均衡的备用状态

当电池组处于静态状态时, BMU主平衡模块实时采集电池电压. 同时,在模块内部设置了平衡开启条件. 恒流电源模块通过输出低电平信号关闭, 所有的继电器都关闭了.

 

在主动平衡状态

当MCU检测到电池包满足平衡条件时, 它识别电压最低的电池,并控制相应的电池继电器. 根据控制奇数或偶数的平衡策略, 三个继电器同时关闭, BMU输出高电平,使其保持不变. 电流电源模块的工作原理是用恒流给最低电压的电池充电. 判断一轮平衡周期为15S, 开平衡为12S, 结算余额为3S. 单片机实时计算电池平均电压和最低电池的电压差, 并对电压范围进行平衡判断. 一个循环后,是否有其他单细胞满足初始平衡条件, MCU打开相应的继电器路径并对其充电直至平衡.

 

关闭主动平衡状态

如果在下一个平衡周期(15S)判断待平衡的最低单体不满足平衡条件, 单片机也会提前关闭相应的平衡电路继电器和平衡功率模块, 并重新确定是否还有其他单细胞满足平衡设置. 如果不是, 关闭所有均衡电路和均衡电源模块, 整个平衡系统将保持待机状态.

机台主动均衡系统运行逻辑图(1)1.png

沙巴体育手机版主动平衡的操作策略


 

优势

1. 减少维护成本: 具有主动平衡的电池系统将大大降低 维护频率: 减少维修人力和费用.  

2. 更稳定可靠: 具有主动平衡功能的BMS可以更快速、灵活地管理系统中的各个单元, 保证电池电压的一致性, 使电池系统能达到最佳的充放电性能, 一旦电池的电压一致性得到保证, 负载运行的能力也会有很大的提高.  

3. 更强的负载适应性: 没有积极的平衡, 电池单体电压一致性较差, 这意味着它不能运行负载,因为弱电池不能满足放电要求, 导致电池热失控. 具有主动平衡的电池系统可以在很大程度上避免这样的危险.  

 

总结

显然,主动平衡比被动平衡更灵活,动作更快. 尽管会有额外的费用, 沙巴体育手机版对具有主动平衡的电池系统提供10年保修(*在特定测试条件下), 它也将大大降低维护成本. 所以总的来说,这项投资是值得的. 如果你想知道这项技术的更多潜在优势, 请向沙巴体育App官方下载咨询更多信息.  如果你有一个特定的项目, 沙巴体育手机版将为您提供最经济、最高效的储能解决方案.