Hệ thống quản lý pin (BMS) là một hệ thống điện tử được thiết kế để giám sát, quản lý và bảo vệ các gói pin.đóng một vai trò quan trọng trong việc kéo dài tuổi thọ pinDưới đây là một phần giới thiệu chi tiết:

Hiểu sự mất cân bằng tế bào

Trong các bộ pin bao gồm nhiều tế bào, sự khác biệt trong điện trở của tế bào, nhiệt độ, đặc điểm tự xả,và các yếu tố khác có thể dẫn đến biến đổi điện áp và trạng thái sạc (SOC) giữa các tế bàoTrong thời gian, điều này dẫn đến sự mất cân bằng tế bào. Ví dụ, trong khi sạc, một số tế bào có thể được sạc đầy đủ trong khi những tế bào khác vẫn còn bị sạc thấp; trong khi xả, một số tế bào có thể bị sạc hoàn toàn.một số tế bào có thể bị xả quá mức trong khi những tế bào khác vẫn còn điện tích dư thừaSự mất cân bằng tế bào có thể khiến một số tế bào bị sạc quá mức hoặc xả quá mức, đẩy nhanh sự phân hủy của chúng và làm giảm tổng thể dung lượng và tuổi thọ của bộ pin.

Phương pháp và nguyên tắc cân bằng tế bào

• Bình đẳng thụ động:Phương pháp này thường sử dụng kháng cự cân bằng để phân tán năng lượng dư thừa từ các tế bào sạc quá mức dưới dạng nhiệt, do đó cân bằng điện áp trên tất cả các tế bào.và dễ thực hiệnTuy nhiên, nó tiêu thụ năng lượng trong quá trình cân bằng, làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng.Nó chủ yếu áp dụng trong quá trình sạc và có thể không phù hợp với các kịch bản sạc nhanh do thời gian cân bằng dài hơnVí dụ trong hệ thống cân bằng thụ động của một bộ pin lithium-ion, khi BMS phát hiện ra một tế bào với điện áp cao hơn, nó kích hoạt điện trở cân bằng kết nối với tế bào đó,cho phép điện áp dư thừa được phân tán dưới dạng nhiệt cho đến khi điện áp phù hợp với các tế bào khác

• Sự cân bằng tích cực:Cách tiếp cận này tích cực chuyển năng lượng dư thừa từ các tế bào có điện tích cao sang các tế bào hoặc tải tích ít hơn, đạt được tái phân phối năng lượng.cải thiện hiệu quả sạc và hiệu suất tổng thể của bộ pinTuy nhiên, việc cân bằng tích cực đòi hỏi các thành phần phần cứng đắt tiền và phức tạp hơn, chẳng hạn như các bộ chuyển đổi, biến áp và cảm ứng. Chiến lược điều khiển của nó cũng phức tạp hơn.trong một số hệ thống cân bằng hoạt động, năng lượng từ các tế bào sạc quá tải được chuyển sang các tế bào sạc thấp thông qua một bộ chuyển đổi DC-DC, cho phép cân bằng năng động giữa các tế bào.

Vai trò của sự cân bằng tế bào trong việc kéo dài tuổi thọ pin

Ngoài việc cân bằng tế bào, một BMS thực hiện các chức năng khác như bảo vệ quá tải / quá thải, giám sát nhiệt độ và quản lý nhiệt.Các chức năng này hoạt động phối hợp để bảo vệ toàn diện các gói pinDưới đây là một tóm tắt về một số chức năng liên quan và vai trò của chúng:

• Ngăn ngừa quá tải và quá xả các tế bào riêng lẻ: Bằng cách theo dõi điện áp và SOC của mỗi tế bào trong thời gian thực và thực hiện các biện pháp cân bằng, BMS đảm bảo rằng điện áp và SOC của tất cả các tế bào vẫn ở trong phạm vi hợp lý.Điều này ngăn chặn các tế bào cá nhân từ quá tải hoặc giải phóng sâu, tránh sự suy giảm công suất tăng tốc do các điều kiện sạc/thả quá mức.BMS sử dụng cân bằng pin để ngăn chặn quá tải hoặc quá xả pin pin trong quá trình sạc và xả, kéo dài tuổi thọ của pin
• Tăng tính nhất quán của bộ pin:Sự cân bằng pin đảm bảo mức điện áp và SOC đồng nhất trên tất cả các tế bào, cải thiện tính nhất quán của bộ pin.Một bộ pin nhất quán hơn hoạt động ổn định và hiệu quả hơn trong khi sạc và xảĐiều này làm giảm khả năng phản ứng phụ trong các tế bào, làm chậm sự suy giảm dung lượng và kéo dài tuổi thọ pin.Nghiên cứu chỉ ra rằng cân bằng tế bào có hiệu quả có thể tăng tuổi thọ của bộ pin 30% -40%
• Tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng pin:Sự cân bằng tế bào tận dụng đầy đủ năng lượng của mỗi tế bào, tối đa hóa tổng dung lượng của bộ pin.Điều này tránh lãng phí năng lượng do mất cân bằng tế bào và ngăn ngừa sử dụng không đầy đủ dung lượng pinKết quả là, bộ pin hoạt động hiệu quả hơn, giảm tần suất chu kỳ sạc / xả dưới cùng một nhu cầu năng lượng.Vì sự suy giảm dung lượng pin có liên quan chặt chẽ đến số chu kỳ sạc/thảVí dụ, trong các hệ thống lưu trữ năng lượng, cân bằng tế bào hiệu quả đảm bảo rằng bộ pin hoạt động gần với công suất đầy đủ,cải thiện việc sử dụng năng lượng và kéo dài tuổi thọ pin
• Trì hoãn sự khởi đầu của sự thoát nhiệt:Sự mất cân bằng của tế bào có thể dẫn đến việc tạo ra nhiệt không đồng đều trong quá trình sạc và xả.mà tăng tốc độ lão hóa pin và làm tăng nguy cơ thoát nhiệtCục cân bằng giúp duy trì sự phân phối nhiệt độ nhất quán trong bộ pin bằng cách cân bằng điện áp và dòng điện của tế bào,Giảm quá nóng tại chỗ và giảm khả năng thoát nhiệtVí dụ, trong các gói pin lithium-ion, cân bằng pin hoạt động song song với các hệ thống quản lý nhiệt để kiểm soát hiệu quả nhiệt độ pin.trì hoãn sự khởi đầu của sự thoát nhiệt và kéo dài tuổi thọ pin
• Bảo vệ quá tải / quá xả: Bằng cách điều chỉnh chu kỳ sạc / xả và ngăn ngừa sạc quá mức hoặc xả sâu, BMS tránh điện áp và căng thẳng quá mức trên pin pin,Giảm các phản ứng điện hóa không thể đảo ngược và suy giảm công suấtĐiều này có hiệu quả kéo dài tuổi thọ pin.
• Theo dõi nhiệt độ và quản lý nhiệt:BMS liên tục giám sát nhiệt độ pin và kích hoạt các cơ chế làm mát hoặc điều chỉnh tốc độ sạc khi cần thiết để ngăn ngừa quá nóng hoặc nhiệt độ cực thấpĐiều này làm giảm tác động bất lợi của biến động nhiệt độ đối với hiệu suất pin và tuổi thọ, trì hoãn sự lão hóa pin
• Ước tính trạng thái sạc (SOC) và trạng thái sức khỏe (SOH): Ước tính chính xác SOC và SOH cho phép người dùng hiểu tình trạng pin và dung lượng còn lại,cho phép sử dụng hợp lý pin và tránh quá tải hoặc quá xảTrong khi đó, phát hiện sớm sự suy giảm dung lượng tạo điều kiện bảo trì và thay thế kịp thời, đảm bảo hiệu suất pin và tuổi thọ lâu dài

Với những tiến bộ liên tục trong công nghệ, BMS đang phát triển hướng tới độ chính xác cao hơn, trí thông minh cao hơn và hiệu quả tăng lên.Tận dụng các thuật toán học máy để tối ưu hóa lựa chọn kháng cự cân bằng thụ động dựa trên các thông số thời gian thực như mức độ mất cân bằng tế bào, thời gian cân bằng, và nhiệt độ sạc có thể cải thiện hiệu quả cân bằng và sử dụng năng lượng.sự phát triển của BMS không dây (wBMS) đơn giản hóa thiết kế hệ thống, cải thiện độ tin cậy, và cung cấp sự linh hoạt và lợi thế hơn cho cân bằng tế bào và quản lý pin.