Penerapan penyeimbangan sel pada baterai daya lithium-ion
Konsistensi sel baterai saat ini tidak cukup baik, dan perlu ditingkatkan melalui penyeimbangan sel. Oleh karena itu, penyeimbangan sel pada dasarnya untuk mengatasi kekurangan sel baterai, dan ini merupakan sarana kompensasi.
Daftar Isi
Apa yang dimaksud dengan penyeimbangan sel?
Paket baterai daya lithium-ion umumnya terdiri dari beberapa sel tunggal yang dihubungkan secara seri atau paralel. Ada dua jenis baterai lithium-ion yang umum: baterai lithium terner dan baterai lithium besi fosfat. Penyeimbangan sel mengacu pada penggunaan arus diferensial untuk sel yang berbeda dalam paket baterai seri.
Selama penggunaan baterai, sel-sel dalam seri dapat diaktifkan dan diisi melalui penyeimbangan sel, sehingga kapasitas sel dapat dimaksimalkan untuk memastikan bahwa energi setiap unit baterai tersedia.
Penyeimbangan sel aktif dan penyeimbangan sel pasif
Penyeimbangan sel dibagi menjadi penyeimbangan sel aktif dan penyeimbangan sel pasif. Penyeimbangan sel pasif umumnya mengeluarkan baterai dengan tegangan yang lebih tinggi melalui pelepasan resistensi, melepaskan daya dalam bentuk panas, dan membeli lebih banyak waktu pengisian daya untuk baterai lain. Dengan cara ini, daya seluruh sistem dibatasi oleh baterai dengan kapasitas paling kecil.
Selama proses pengisian daya, baterai lithium umumnya memiliki nilai tegangan perlindungan batas atas pengisian daya. Ketika rangkaian baterai tertentu mencapai nilai tegangan ini, papan perlindungan baterai lithium akan memutus sirkuit pengisian daya dan menghentikan pengisian daya. Jika tegangan pengisian melebihi nilai ini, yang umumnya dikenal sebagai pengisian daya berlebih, baterai lithium dapat terbakar atau meledak.
Oleh karena itu, keuntungan dari penyeimbangan sel pasif adalah biaya rendah dan desain sirkuit yang sederhana. Kerugiannya adalah, penyeimbangan sel dilakukan berdasarkan kapasitas baterai yang tersisa paling rendah, yang tidak dapat meningkatkan kapasitas baterai dengan kapasitas sisa yang kecil, dan 100% daya yang diseimbangkan terbuang dalam bentuk panas. Papan perlindungan baterai litium umumnya memiliki fungsi perlindungan pengisian daya berlebih untuk mencegah baterai mengalami pengisian daya yang berlebihan.
Penyeimbangan sel aktif disamakan dengan cara transfer daya, dengan efisiensi tinggi dan kehilangan yang rendah. Produsen yang berbeda memiliki metode yang berbeda, dan arus penyeimbangan juga berkisar antara 1 hingga 10 A. Banyak teknologi penyeimbangan sel aktif yang saat ini ada di pasaran belum matang, sehingga mengakibatkan pelepasan daya baterai yang berlebihan dan pelemahan baterai yang dipercepat.
Sebagian besar penyeimbang sel aktif di pasaran menggunakan prinsip transformasi tegangan, mengandalkan chip yang mahal dari produsen chip. Terlebih lagi, selain chip penyeimbang sel, metode ini juga memerlukan komponen periferal, seperti trafo yang mahal, yang ukurannya besar dan harganya mahal.
Penyeimbangan sel pasif cocok untuk aplikasi kemasan baterai lithium seri rendah berkapasitas kecil, dan penyeimbangan sel aktif cocok untuk aplikasi kemasan baterai lithium berkapasitas besar berkapasitas besar. Untuk BMS, selain fungsi keseimbangan yang sangat penting, strategi keseimbangan di baliknya bahkan lebih penting lagi.
Mengapa baterai daya lithium-ion memerlukan penyeimbangan sel?
Ketika jumlah pengisian dan pengosongan meningkat di antara sel, perbedaan tegangan secara bertahap membesar
● Selama proses produksi sel baterai, akan ada sedikit perbedaan di antara sel yang berbeda. ● Digunakan dalam lingkungan pengisian daya cepat jangka panjang, perbedaan tegangan antara sel akan meningkat secara bertahap. ● Sistem manajemen baterai (BMS), sebagai otak dan tangan dari baterai daya, mengumpulkan berbagai data, menghitung status pengisian daya baterai, status kesehatan dan parameter lainnya, mengevaluasi kinerja setiap sel baterai, dan mengambil tindakan darurat pada saat sel baterai berada dalam situasi berbahaya. ● BMS menghitung status pengisian daya dengan mengumpulkan berbagai data.
Sel baterai berkapasitas kecil secara langsung memengaruhi masa pakai baterai yang sebenarnya
● Paket baterai kendaraan listrik dari versi penukaran baterai terdiri dari beberapa sel lithium besi fosfat atau sel terner yang dihubungkan secara seri. Karena adanya sedikit perbedaan dalam proses produksi sel yang berbeda, tegangan sel pasti akan berangsur-angsur bervariasi dalam kondisi penggunaan arus tinggi dalam jangka panjang.
● Menurut efek pelat pendek, sel baterai dengan kapasitas kecil secara langsung mempengaruhi masa pakai baterai yang sebenarnya. Saat menggunakan baterai, sel dengan kapasitas kecil adalah yang pertama mencapai tegangan cut-off, yang mudah menyebabkan pengisian daya berlebih dan pengosongan berlebih. Hal ini tidak hanya memengaruhi pengalaman pengguna, tetapi juga berdampak pada masa pakai dan keamanan baterai.
● Untuk menghindari kecenderungan baterai yang tidak seimbang yang disebabkan oleh perbedaan voltase dan kapasitas individu, dll., Sistem manajemen baterai (BMS) diperlukan untuk mulai menyeimbangkan baterai.
Karakteristik baterai lithium besi fosfat
● Jika kendaraan berada dalam kondisi operasi pengisian daya cepat untuk waktu yang lama, perbedaan tekanan antara sel baterai akan terlalu besar, yang mengakibatkan penurunan daya jelajah kendaraan.
● Oleh karena itu, setiap kali versi penukaran baterai kendaraan masuk ke pertukaran baterai ev untuk mengganti baterai, stasiun penukaran baterai akan menguji dan mempertahankan perbedaan tekanan baterai untuk memastikan bahwa perbedaan tegangan baterai berada dalam kisaran yang wajar dan memperpanjang masa pakai baterai.
Secara umum, penyeimbangan sel dapat mengubah status baterai. Tujuan dari penyeimbangan sel adalah untuk mengubah keadaan setiap sel baterai ke tingkat yang sama, sehingga baterai akan lebih tahan lama. Jadi pengertian dari cell balancing adalah:
● Meningkatkan konsistensi sel tunggal, sehingga setiap sel tunggal mempertahankan kondisi yang sama selama penggunaan normal; ● Memperlambat kerusakan baterai dan memperpanjang masa pakai baterai; ● Mencegah pelarian termal yang disebabkan oleh pengisian daya yang berlebihan dan pemakaian yang berlebihan pada masing-masing baterai.
Dampak pengisian daya cepat pada baterai dan keuntungan dari pertukaran baterai
Pengisian daya cepat dalam jangka panjang dapat menyebabkan penuaan dini pada baterai, dan baterai yang sangat lemah dapat mengalami lonjakan masa pakai baterai:
● Lompatan daya jelajah tinggi dimanifestasikan sebagai penurunan daya jelajah yang cepat dalam jarak yang pendek; ● Jarak tempuh melonjak di tengah-tengah, dan jarak tempuh berfluktuasi naik turun dalam kondisi jelajah 200 kilometer; ● Jika lompatan jarak tempuh rendah cukup parah, hal ini dapat menyebabkan kendaraan mati dan tidak dapat dinyalakan.
Penukaran baterai memiliki keuntungan sebagai berikut:
● Stasiun pertukaran memiliki kondisi untuk penyeimbangan sel. Pembangkit listrik dipantau 24 jam sehari, dan proses pengisian daya diawasi secara keseluruhan, sehingga informasi abnormal baterai dapat dipantau tepat waktu, baterai abnormal dibekukan dan baterai seimbang, dan baterai tidak ditransfer sampai keseimbangan selesai dan pengujian normal.
● Penyeimbangan sel memakan waktu, padat karya dan mahal. Dibutuhkan banyak waktu untuk menyeimbangkan baterai setiap kali. Setelah tidak ada masalah dengan penyeimbangan sel, stasiun penukaran baterai akan terus melacak dan mendeteksi penggunaan baterai, yang memakan waktu, tenaga dan biaya. Penyeimbangan baterai kendaraan penukar baterai diselesaikan oleh stasiun penukar baterai.
● Dalam penggunaan normal kendaraan, Anda dapat menikmati performa servis baterai yang lebih berkualitas.
Hai para pembaca yang budiman, dengan penuh percaya diri saya memperkenalkan diri saya sebagai seorang penulis yang memiliki hasrat yang kuat untuk menulis dan pengalaman yang substansial dalam industri penukaran baterai. Latar belakang pendidikan saya meliputi gelar sarjana di bidang Teknik Elektronik, dan saya sebelumnya menjabat sebagai insinyur baterai di sebuah perusahaan baterai terkenal, secara aktif berpartisipasi dalam dan memimpin berbagai proyek stasiun penukaran sepeda motor, mulai dari desain hingga implementasi operasional.
Selama bertahun-tahun, saya telah secara aktif mengeksplorasi dan meneliti secara ekstensif teknologi swapping, model bisnis, dan tren pasar. Melalui pengalaman praktis, saya telah mengumpulkan wawasan yang berharga, secara aktif berkontribusi pada berbagai aspek perencanaan stasiun, pemilihan peralatan, dan manajemen operasional.
Saya sangat menantikan untuk berbagi wawasan dan pengalaman saya dalam domain pertukaran baterai. Saya percaya bahwa tulisan saya akan membantu Anda mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang industri yang berkembang pesat ini dan memberikan wawasan yang berharga untuk pengambilan keputusan Anda. Mari kita mulai perjalanan yang menarik untuk menjelajahi dunia pertukaran baterai bersama-sama!
Penerapan penyeimbangan sel pada baterai daya lithium-ion
Apa yang dimaksud dengan penyeimbangan sel?
Paket baterai daya lithium-ion umumnya terdiri dari beberapa sel tunggal yang dihubungkan secara seri atau paralel. Ada dua jenis baterai lithium-ion yang umum: baterai lithium terner dan baterai lithium besi fosfat. Penyeimbangan sel mengacu pada penggunaan arus diferensial untuk sel yang berbeda dalam paket baterai seri.
Selama penggunaan baterai, sel-sel dalam seri dapat diaktifkan dan diisi melalui penyeimbangan sel, sehingga kapasitas sel dapat dimaksimalkan untuk memastikan bahwa energi setiap unit baterai tersedia.
Penyeimbangan sel aktif dan penyeimbangan sel pasif
Penyeimbangan sel dibagi menjadi penyeimbangan sel aktif dan penyeimbangan sel pasif. Penyeimbangan sel pasif umumnya mengeluarkan baterai dengan tegangan yang lebih tinggi melalui pelepasan resistensi, melepaskan daya dalam bentuk panas, dan membeli lebih banyak waktu pengisian daya untuk baterai lain. Dengan cara ini, daya seluruh sistem dibatasi oleh baterai dengan kapasitas paling kecil.
Selama proses pengisian daya, baterai lithium umumnya memiliki nilai tegangan perlindungan batas atas pengisian daya. Ketika rangkaian baterai tertentu mencapai nilai tegangan ini, papan perlindungan baterai lithium akan memutus sirkuit pengisian daya dan menghentikan pengisian daya. Jika tegangan pengisian melebihi nilai ini, yang umumnya dikenal sebagai pengisian daya berlebih, baterai lithium dapat terbakar atau meledak.
Oleh karena itu, keuntungan dari penyeimbangan sel pasif adalah biaya rendah dan desain sirkuit yang sederhana. Kerugiannya adalah, penyeimbangan sel dilakukan berdasarkan kapasitas baterai yang tersisa paling rendah, yang tidak dapat meningkatkan kapasitas baterai dengan kapasitas sisa yang kecil, dan 100% daya yang diseimbangkan terbuang dalam bentuk panas. Papan perlindungan baterai litium umumnya memiliki fungsi perlindungan pengisian daya berlebih untuk mencegah baterai mengalami pengisian daya yang berlebihan.
Penyeimbangan sel aktif disamakan dengan cara transfer daya, dengan efisiensi tinggi dan kehilangan yang rendah. Produsen yang berbeda memiliki metode yang berbeda, dan arus penyeimbangan juga berkisar antara 1 hingga 10 A. Banyak teknologi penyeimbangan sel aktif yang saat ini ada di pasaran belum matang, sehingga mengakibatkan pelepasan daya baterai yang berlebihan dan pelemahan baterai yang dipercepat.
Sebagian besar penyeimbang sel aktif di pasaran menggunakan prinsip transformasi tegangan, mengandalkan chip yang mahal dari produsen chip. Terlebih lagi, selain chip penyeimbang sel, metode ini juga memerlukan komponen periferal, seperti trafo yang mahal, yang ukurannya besar dan harganya mahal.
Penyeimbangan sel pasif cocok untuk aplikasi kemasan baterai lithium seri rendah berkapasitas kecil, dan penyeimbangan sel aktif cocok untuk aplikasi kemasan baterai lithium berkapasitas besar berkapasitas besar. Untuk BMS, selain fungsi keseimbangan yang sangat penting, strategi keseimbangan di baliknya bahkan lebih penting lagi.
Mengapa baterai daya lithium-ion memerlukan penyeimbangan sel?
Ketika jumlah pengisian dan pengosongan meningkat di antara sel, perbedaan tegangan secara bertahap membesar
● Selama proses produksi sel baterai, akan ada sedikit perbedaan di antara sel yang berbeda.
● Digunakan dalam lingkungan pengisian daya cepat jangka panjang, perbedaan tegangan antara sel akan meningkat secara bertahap.
● Sistem manajemen baterai (BMS), sebagai otak dan tangan dari baterai daya, mengumpulkan berbagai data, menghitung status pengisian daya baterai, status kesehatan dan parameter lainnya, mengevaluasi kinerja setiap sel baterai, dan mengambil tindakan darurat pada saat sel baterai berada dalam situasi berbahaya.
● BMS menghitung status pengisian daya dengan mengumpulkan berbagai data.
Sel baterai berkapasitas kecil secara langsung memengaruhi masa pakai baterai yang sebenarnya
● Paket baterai kendaraan listrik dari versi penukaran baterai terdiri dari beberapa sel lithium besi fosfat atau sel terner yang dihubungkan secara seri. Karena adanya sedikit perbedaan dalam proses produksi sel yang berbeda, tegangan sel pasti akan berangsur-angsur bervariasi dalam kondisi penggunaan arus tinggi dalam jangka panjang.
● Menurut efek pelat pendek, sel baterai dengan kapasitas kecil secara langsung mempengaruhi masa pakai baterai yang sebenarnya. Saat menggunakan baterai, sel dengan kapasitas kecil adalah yang pertama mencapai tegangan cut-off, yang mudah menyebabkan pengisian daya berlebih dan pengosongan berlebih. Hal ini tidak hanya memengaruhi pengalaman pengguna, tetapi juga berdampak pada masa pakai dan keamanan baterai.
● Untuk menghindari kecenderungan baterai yang tidak seimbang yang disebabkan oleh perbedaan voltase dan kapasitas individu, dll., Sistem manajemen baterai (BMS) diperlukan untuk mulai menyeimbangkan baterai.
Karakteristik baterai lithium besi fosfat
● Jika kendaraan berada dalam kondisi operasi pengisian daya cepat untuk waktu yang lama, perbedaan tekanan antara sel baterai akan terlalu besar, yang mengakibatkan penurunan daya jelajah kendaraan.
● Oleh karena itu, setiap kali versi penukaran baterai kendaraan masuk ke pertukaran baterai ev untuk mengganti baterai, stasiun penukaran baterai akan menguji dan mempertahankan perbedaan tekanan baterai untuk memastikan bahwa perbedaan tegangan baterai berada dalam kisaran yang wajar dan memperpanjang masa pakai baterai.
Secara umum, penyeimbangan sel dapat mengubah status baterai. Tujuan dari penyeimbangan sel adalah untuk mengubah keadaan setiap sel baterai ke tingkat yang sama, sehingga baterai akan lebih tahan lama. Jadi pengertian dari cell balancing adalah:
● Meningkatkan konsistensi sel tunggal, sehingga setiap sel tunggal mempertahankan kondisi yang sama selama penggunaan normal;
● Memperlambat kerusakan baterai dan memperpanjang masa pakai baterai;
● Mencegah pelarian termal yang disebabkan oleh pengisian daya yang berlebihan dan pemakaian yang berlebihan pada masing-masing baterai.
Dampak pengisian daya cepat pada baterai dan keuntungan dari pertukaran baterai
Pengisian daya cepat dalam jangka panjang dapat menyebabkan penuaan dini pada baterai, dan baterai yang sangat lemah dapat mengalami lonjakan masa pakai baterai:
● Lompatan daya jelajah tinggi dimanifestasikan sebagai penurunan daya jelajah yang cepat dalam jarak yang pendek;
● Jarak tempuh melonjak di tengah-tengah, dan jarak tempuh berfluktuasi naik turun dalam kondisi jelajah 200 kilometer;
● Jika lompatan jarak tempuh rendah cukup parah, hal ini dapat menyebabkan kendaraan mati dan tidak dapat dinyalakan.
Penukaran baterai memiliki keuntungan sebagai berikut:
● Stasiun pertukaran memiliki kondisi untuk penyeimbangan sel. Pembangkit listrik dipantau 24 jam sehari, dan proses pengisian daya diawasi secara keseluruhan, sehingga informasi abnormal baterai dapat dipantau tepat waktu, baterai abnormal dibekukan dan baterai seimbang, dan baterai tidak ditransfer sampai keseimbangan selesai dan pengujian normal.
● Penyeimbangan sel memakan waktu, padat karya dan mahal. Dibutuhkan banyak waktu untuk menyeimbangkan baterai setiap kali. Setelah tidak ada masalah dengan penyeimbangan sel, stasiun penukaran baterai akan terus melacak dan mendeteksi penggunaan baterai, yang memakan waktu, tenaga dan biaya. Penyeimbangan baterai kendaraan penukar baterai diselesaikan oleh stasiun penukar baterai.
● Dalam penggunaan normal kendaraan, Anda dapat menikmati performa servis baterai yang lebih berkualitas.
Untuk artikel terkait sel baterai lainnya, silakan merujuk ke sel prismatik, sel bahan bakar hidrogen, Tegangan sel NMC.