誰もがセルバランスの概念を知ったことがあると思います。主な理由は、現在のセルの一貫性が十分ではなく、バランスを通じて改善する必要があるからです。世界と同じように、同じ葉を 2 つ見つけることはできませんし、同じ細胞を 2 つ見つけることもできません。バランスは最終的にバッテリーセルの欠点に対処することを目的としており、それを補う手段です。以下は、リチウム電池のパッシブおよびアクティブバランスの簡単な紹介です。
01 受動的平衡
パッシブバランシングは一般に、抵抗放電を通じてバッテリーをより高い電圧で放電し、熱の形で電気を放出して、他のバッテリーの充電時間を長くします。このようにして、システム全体の電力は、最小容量のバッテリーによって制限されます。充電プロセス中、リチウム電池には通常、充電上限保護電圧値があります。特定の一連の電池がこの電圧値に達すると、リチウム電池保護基板が充電回路を遮断し、充電を停止します。したがって、パッシブ平衡の利点は、低コストで回路設計が簡単であることです。欠点は、バランスが最も低いバッテリー残量に基づいて行われるため、残量が少ないバッテリーの容量を増やすことができず、バランスされた電力の 100% が熱の形で無駄になることです。リチウム電池保護基板には通常、電池の過充電を防ぐ過充電保護機能が備わっています。
図 2 に示すように、充電プロセス中、まず 2 番目のバッテリーが保護電圧値まで充電され、リチウム電池保護ボードの保護機構が作動し、バッテリー システムの充電が停止されます。これは、完全に充電できなくなることに直接つながります。 1 番目と 3 番目のバッテリーを充電します。システム全体のフル充電は、システムの損失である 2 番目のバッテリーによって制限されます。バッテリーシステムの出力を高めるために、リチウムバッテリー保護ボードが充電中にバッテリーのバランスをとります。図 3 に示すように、バランス起動後、リチウム電池保護基板が 2 番目の電池を放電し、保護電圧値に達するまでの時間を遅らせます。これにより、1 番目と 3 番目のバッテリの充電時間も延長され、バッテリ システム全体の電力が増加します。しかし、2 番バッテリの放電電力は 100% 放熱に変換されるため、大幅な無駄が生じます (2 番バッテリの放熱はシステムの損失であり、電力の無駄でもあります)。
図 4 に示すように、過充電がバッテリーに与える重大な影響に加えて、過放電もバッテリーに重大な損傷を引き起こす可能性があります。同様に、リチウム電池保護基板にも過放電保護機能があります。放電時、2番目のバッテリーの電圧が放電保護値に達すると、リチウムバッテリー保護基板の保護機構が作動し、システムの放電が停止し、1番目と3番目のバッテリーの残量が直接的に使用できなくなります。完全に使用されています。バランス起動後、システムの過放電は改善されます。
02 能動的平衡
アクティブバランシングは電気の伝送によって実現され、効率が高く、損失が最小限に抑えられます。メーカーごとに方式が異なり、平衡電流は 1 ～ 10A まで異なります。
パッシブ バランシングは、小容量でストリング数が少ないリチウム バッテリ パックのアプリケーションに適しており、アクティブ バランシングは、ストリング数が多く、大容量のパワー タイプのリチウム バッテリ パック アプリケーションに適しています。 BMS の場合、バランシング機能に加えて、基礎となるバランシング戦略がさらに重要です。
図 5 に示すように、6 列の電池ごとにグループを形成し、6 列の電池の合計電力が容量の小さい方の電池に転送されます。誘導アクティブバランシングは物理変換に基づいており、パワースイッチとマイクロインダクタを統合しています。双方向バランシング方式を採用し、隣接するバッテリ間の電荷移動を通じてバッテリのバランスをとり、バッテリが放電、充電、または静的状態にあるかどうかに関係なくバランスを実現できます。バランス効率は92%と高いです。
放電と充電の動作原理を図 6 と図 7 に示します。ここでは、バッテリ 2 がバッテリ 1 と 3 に電力を転送します。効率的な電荷転送により、充電中に 3 つのバッテリの電圧のバランスが保たれ、すべてのバッテリが完全に充電されます。リチウム電池保護ボードは、放電中に電池のバランスをとることもできます。 1 つ目と 3 つ目のバッテリーは、その電力を 2 つ目のバッテリーに伝達し、3 つのバッテリーの電圧が常にバランスのとれた状態で放電されるため、バッテリーの電力をすべて使い切ることができます。