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采用主动平衡技术的澳门威尼斯人网站下一代BMS

2022.01.14

随着储能系统的普及, 目前锂电池的使用寿命和使用环境越来越受到人们的关注. 多年来,澳门威尼斯人网站一直致力于锂电池BMS的研发. 到2021年底, 澳门威尼斯人直营网站终于交付了一个令人满意的结果:澳门威尼斯人网站下一代电池系统集成智能主动平衡技术正式推出. 主动平衡的应用将确保电池系统始终处于最佳性能状态, 从而提高电池的使用寿命, 它还能使电池系统适应不同的负载条件, 同时大大降低了维护成本, 提高系统可靠性, 稳定性和负载适应性.  


Background

锂电池在运行过程中会受到多种特性的影响, 如过电压, 欠压, 过度充电, 放电, 电池之间的热失控和电压不平衡, 在这些, 最重要的因素是电压不平衡, 它会随着时间的推移而改变电池组中每个电池的电压, 从而降低电池中电池组的容量. 另一方面,最弱的电池也将决定整个电池组的性能.  因此, 以保证电池组的整体性能, 澳门威尼斯人直营网站应该平衡电池组中的每个电池,以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, 业内提出了主动平衡和被动平衡两种平衡方式.  


主动平衡VS. 被动平衡

被动平衡技术通过分散来自较高SOC电池的能量来平衡每个电池的SOC, 并使所有电池的SOC与最低水平电池的SOC相似, 哪一种也被称为耗散平衡技术.  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, 使每个细胞的SOC相等. 这叫做非耗散平衡技术.  从下图中澳门威尼斯人直营网站可以看到, 被动平衡会使整个电池组的SOC =SOC 2, 主动平衡使整个电池组的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. 该电路将通过耗散较高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相当于最低电池电压的电池组电压. 与此同时, 澳门威尼斯人直营网站应该注意到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开关, 反向开关只会导致电池组更加不平衡, 哪一点违背了平衡技术的初衷.

澳门威尼斯人网站采用的无源平衡技术如下图所示. 在图中, V1到Vn是模块中串联的每个电池的电压, Q1到Qn是对应每个电池的继电器, R1到Rn是每个电池单元. 更多相应的固定分流电阻. 澳门威尼斯人网站的BMS通过控制继电器将一个电阻并联到串联的每个电池上,以平衡每个电池的电压. 在这个设计中, 当电压传感器检测到电压不平衡时, 它决定应该分流哪个电阻器 . 其中,电阻值将根据所需的平衡电流来确定.

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澳门威尼斯人网站新型有源平衡技术——单变压器有源平衡

如前所述, 澳门威尼斯人直营网站也可以称主动平衡技术为非耗散平衡技术, 因为它将能量从较高的细胞转移到较低的细胞,直到所有细胞都达到平衡. 另一方面, 主动平衡也可用于充放电双向操作, 与被动平衡相比, 这种平衡电路可以有效地平衡电池单体.  

澳门威尼斯人网站采用的主动平衡技术如下图所示. 在图中, V1到Vn是模块中串联的电池组的电压, Q1到Qn+1为半导体开关, D是一个二极管, S是由初级侧控制的半导体. 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, 变压器的输出被整流并通过相应的半导体开关传输到最低单元. 因此,需要控制选择目标单元和开关设备. 在电池到电池的技术中, 目标电池是一个高能量的电池,通过变压器移动到电池组,以平衡目标电池和电池组中其他电池的电压. 


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澳门威尼斯人网站主动平衡技术——工作模式和策略


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澳门威尼斯人网站主动平衡功能框图



主用均衡待机状态

当电池组处于静止状态时, BMU主用均衡模块会实时采集电池电压. 同时,在模块内部设置了平衡开启条件. 恒流电源模块输出低电平信号关闭, 所有的继电器都关闭了.

 

关于主动平衡的状态

当MCU检测到电池组满足平衡条件时, 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输出高电平使其恒定. 电流电源模块以恒流给最低电压电池充电. 判断平衡周期为15S, 开平衡为12S, 期末余额为3S. 单片机实时计算平均电池电压和最低电池的电压差, 并与电压范围进行了平衡判断. 如果在一个循环后还有其他的单体满足开平衡条件, MCU打开相应的继电器路径并对其充电直到平衡.

 

主动平衡关闭状态

如果在下一个平衡周期(15S)判断待平衡的最低单格不满足平衡条件, 单片机还将预先关闭所述电池对应的平衡电路继电器和平衡电源模块, 并重新确定是否还有其他单格满足平衡设置. 如果不是, 关闭所有平衡电路和平衡电源模块, 整个平衡系统将保持在待机状态.

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澳门威尼斯人网站主动平衡的运行策略


 

优势

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

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, 负载运行能力也将有很大的提高.  

3. 负载适应性强: 没有主动平衡, 电池的电压一致性相对较差, 这意味着它将无法运行它本可以运行的负载,因为较弱的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种危险.  

 

总结

显然,主动平衡比被动平衡更灵活,作用更快. 虽然会有额外的费用, 澳门威尼斯人网站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), 它还将显著降低维护成本. 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, 如需进一步信息,请咨询澳门威尼斯人直营网站.  如果你有一个特定的项目, 澳门威尼斯人网站为您提供最经济高效的储能解决方案.