Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist ein elektronisches System, das zur Überwachung, Verwaltung und zum Schutz von Batteriepacks entwickelt wurde.eine entscheidende Rolle bei der Verlängerung der Akkulaufzeit spielenNachfolgend finden Sie eine ausführliche Einführung:

Das Ungleichgewicht der Zellen verstehen

Bei Batteriepaketen, die aus mehreren Zellen bestehen, sind Abweichungen in Zellimpedanz, Temperatur, Selbstentladungund andere Faktoren können zu Spannungs- und Ladezustandsschwankungen (SOC) zwischen Zellen führenIm Laufe der Zeit führt dies zu einem Ungleichgewicht der Zellen. Zum Beispiel können während des Aufladens einige Zellen vollständig geladen werden, während andere untergeladen bleiben; während des Entladens,Einige Zellen können überbelastet sein, während andere noch eine Restladung haben.Ein Ungleichgewicht der Zelle kann dazu führen, dass bestimmte Zellen eine Überladung oder Überentladung erleiden, wodurch ihr Abbau beschleunigt und die Gesamtkapazität und Lebensdauer des Batteriepacks reduziert wird.

Methoden und Grundsätze zur Zellbilanz

• Passive Ausgleichsfunktion:Diese Methode verwendet typischerweise Ausgleichswiderstände, um überschüssige Energie aus übergeladenen Zellen als Wärme zu zerstreuen, wodurch die Spannung in allen Zellen ausgeglichen wird.und Einfachheit der UmsetzungEs verbraucht jedoch während des Ausgleichsprozesses Energie, wodurch die Energieverbrauchseffizienz reduziert wird.Es ist hauptsächlich während des Ladevorgangs anwendbar und ist aufgrund längerer Ausgleichszeiten möglicherweise nicht für schnelle Ladeszenarien geeignet.Zum Beispiel im passiven Ausgleichssystem eines Lithium-Ionen-Akkupacks aktiviert das BMS, wenn es eine Zelle mit höherer Spannung erkennt, den an diese Zelle angeschlossenen Ausgleichswiderstand.die Überspannung in Form von Wärme ablassen lässt, bis sich die Spannung mit anderen Zellen ausrichtet

• Aktives Ausgleichen:Dieser Ansatz überträgt aktiv überschüssige Energie von stark geladenen Zellen auf weniger geladene Zellen oder Belastungen, wodurch eine Energieumverteilung erreicht wird.Verbesserung der Ladeeffizienz und der Gesamtleistung des AkkupacksDas aktive Balancieren erfordert jedoch teurere und komplexere Hardwarekomponenten wie Konverter, Transformatoren und Induktoren.in einigen aktiven Ausgleichssystemen, wird Energie aus überladeten Zellen über einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler auf unterladene Zellen übertragen, wodurch ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Zellen ermöglicht wird.

Die Rolle der Zellbilanz bei der Verlängerung der Lebensdauer der Batterie

Zusätzlich zur Zellbilanz führt ein BMS andere Funktionen wie den Schutz vor Überladung/Überentladung, die Temperaturüberwachung und das thermische Management aus.Diese Funktionen arbeiten synergistisch zusammen, um die Batteriepakete umfassend zu schützen, um die Akkulaufzeit weiter zu verlängern und die Sicherheit und Zuverlässigkeit zu verbessern.

• Verhinderung von Überladung und Überentladung einzelner Zellen: Durch die Echtzeitüberwachung der Spannung und SOC jeder Zelle und die Durchführung von Ausgleichsmaßnahmen stellt das BMS sicher, dass die Spannung und SOC aller Zellen in einem angemessenen Bereich bleiben.Dies verhindert, dass einzelne Zellen überladen oder tief entladen werden, wodurch eine beschleunigte Kapazitätszerstörung durch übermäßige Lade-/Entladebedingungen vermieden wird.Das BMS verwendet die Zellbilanz, um eine Überladung oder Überentladung der Batteriezellen während des Lade- und Entladens zu verhindern, die Lebensdauer der Batterie verlängert
• Verbesserung der Konsistenz des Batteriepacks:Die Zellbilanz sorgt für einheitliche Spannungs- und SOC-Level in allen Zellen und verbessert die Konsistenz des Batteriepacks.Ein einheitlicheres Batteriepaket ist stabiler und effizienter beim Laden und EntladenDies verringert die Wahrscheinlichkeit von Nebenwirkungen innerhalb der Zellen, verlangsamt die Kapazitätsabnahme und verlängert die Lebensdauer der Batterie.Untersuchungen zeigen, dass eine wirksame Zellbilanz die Lebensdauer der Batterie um 30 bis 40% verlängern kann
• Optimierung der Batterieenergieverwertung:Die Zellbilanz nutzt die Energie jeder Zelle voll aus und maximiert so die Gesamtkapazität des Batteriepacks.Dies vermeidet Energieverschwendung durch Zellungleichgewicht und verhindert eine Unternutzung der BatteriekapazitätDas Batteriepaket arbeitet dadurch effizienter und reduziert die Häufigkeit der Lade-/Entladezyklen bei gleichem Energieverbrauch.Da der Abbau der Batteriekapazität eng mit der Anzahl der Lade-/Entladungszyklen zusammenhängt,Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.Beispielsweise bei Energiespeichern sorgt eine effiziente Zellbilanz dafür, dass das Batteriepaket näher an seiner vollen Kapazität arbeitet.Verbesserung der Energienutzung und Verlängerung der Lebensdauer der Batterie
• Verzögerung des Beginns der thermischen Flucht:Ein Ungleichgewicht der Zelle kann zu einer ungleichmäßigen Wärmeerzeugung während des Lade- und Entladens führen.Dies beschleunigt die Batteriealterung und erhöht das Risiko einer thermischen Ausrottung.Die Zellbilanz hilft, eine gleichbleibende Temperaturverteilung innerhalb des Batteriepacks durch Ausgleich von Zellspannungen und Strömen aufrechtzuerhalten.Verringerung lokaler Überhitzung und Verringerung der Wahrscheinlichkeit von thermischen AusbrüchenDies erhöht die Sicherheit und Lebensdauer der Batterie.Beispielsweise bei Lithium-Ionen-Batteriepacks funktioniert die Zellbilanz in Verbindung mit thermischen Managementsystemen, um die Zelltemperaturen effektiv zu steuern.Verzögerung des Beginns des thermischen Ausbruchs und Verlängerung der Akkulaufzeit
• Schutz vor Überladung/Überentladung: Durch die Regulierung der Lade-/Entladezyklen und die Verhinderung von Überladung oder Tiefentladung vermeidet das BMS eine übermäßige Spannungs- und Strombelastung der Batteriezellen,Verringerung irreversibler elektrochemischer Reaktionen und KapazitätsabbauDas verlängert effektiv die Lebensdauer der Batterie.
• Temperaturüberwachung und thermisches Management:Das BMS überwacht kontinuierlich die Batterietemperatur und aktiviert die Kühlmechanismen oder passt bei Bedarf die Laderaten an, um Überhitzung oder extrem niedrige Temperaturen zu vermeidenDies mildert die negativen Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Batterie und verzögert die Batteriealterung.
• Schätzung des Ladestats (SOC) und des Zustands der Batterie (SOH): Durch eine genaue Schätzung der SOC und SOH können Benutzer den Zustand der Batterie und die verbleibende Kapazität verstehen.eine angemessene Nutzung der Batterie ermöglichen und eine Überladung oder Überentladung vermeidenIn der Zwischenzeit erleichtert eine frühzeitige Erkennung von Kapazitätsabbau rechtzeitige Wartung und Austausch, was die Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit der Batterie gewährleistet.

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt in der Technologie entwickelt sich das BMS zu höherer Präzision, größerer Intelligenz und höherer Effizienz.Ausnutzung von Algorithmen des maschinellen Lernens zur Optimierung der Auswahl des passiven Ausgleichswiderstands auf der Grundlage von Echtzeitparametern wie ZellungleichgewichtsgradDies erweitert die Lebensdauer der Batterie.Die Entwicklung des drahtlosen BMS (wBMS) vereinfacht das Systemdesign, verbessert die Zuverlässigkeit und bietet mehr Flexibilität und Vorteile für die Zellbilanz und das Batteriemanagement.