Por que as baterias de lítio precisam de balanceamento de bateria?

No contexto atual de crescente conscientização sobre proteção ambiental, as baterias de lítio, como um dispositivo de armazenamento de energia eficiente e confiável, estão gradualmente se tornando a escolha principal. No entanto, as baterias de lítio podem apresentar problemas como incompatibilidade de capacidade e diferença excessiva de voltagem durante o uso prolongado, o que requer a aplicação de tecnologia de balanceamento de bateria. Este artigo explorará por que as baterias de lítio precisam de balanceamento celular e explicará sua importância e como alcançá-lo.

As baterias de lítio passam pelo balanceamento da bateria, e cada unidade da bateria pode ser efetivamente monitorada e mantida em um estado de carga saudável (estado de carga, SoC). Isso não apenas aumenta o número de ciclos da bateria, mas também fornece proteção adicional contra danos às células da bateria devido a sobrecarga/descarga profunda.

Equalização ativa e passiva

A equalização passiva consome excesso de carga por meio de resistores de purga, de modo que todas as células da bateria tenham aproximadamente o mesmo SoC, mas não prolonga o tempo de funcionamento do sistema. Normalmente, a equalização que utiliza resistores para dissipar energia é chamada de equalização passiva.

O balanceamento ativo é uma técnica de balanceamento mais sofisticada que aumenta o tempo de execução do sistema aumentando a carga total disponível no pacote conforme a carga é redistribuída dentro das células durante os ciclos de carga e descarga. Em comparação com a equalização passiva, a equalização ativa pode encurtar o tempo de carregamento e reduzir o calor gerado durante a equalização. Normalmente, a equalização obtida por meio da transferência de capacidade é chamada de equalização ativa.

Descarga Balanceada de Células Ativas

Conforme mostrado na figura abaixo, é uma bateria típica em plena capacidade. Capacidade total significa que a capacidade de carga chega a 90%, pois manter a bateria em (ou próximo a) 100% da capacidade por muito tempo reduzirá sua vida útil em breve. E a descarga total refere-se à descarga de 30%, o que evita que a bateria entre em um estado de descarga profunda.
Com o tempo, as características de algumas baterias tornam-se piores do que outras. Mesmo que algumas células de bateria ainda tenham muita capacidade restante, células de bateria fracas limitam o tempo de execução do sistema, 5% da incompatibilidade da capacidade da bateria fará com que 5% da energia seja ineficaz. Para baterias de grande capacidade, significa que muita energia é desperdiçada. Esta situação é particularmente crítica para sistemas remotos e sistemas que não são fáceis de manter. A energia não utilizada também leva ao aumento dos ciclos de carga e descarga da bateria, redução da vida útil da bateria e custos mais altos devido à substituição frequente da bateria.

Com o balanceamento ativo, a carga é redistribuída de células fortes para células fracas, drenando completamente a energia da bateria.

Carregamento balanceado de célula ativa

Se a bateria for carregada sem equalização, as células fracas atingirão a capacidade total antes das células fortes, tornando-se novamente o fator limitante; neste ponto, eles limitam a energia total que pode ser retida no sistema.

A equalização ativa pode fazer com que a bateria atinja a capacidade total redistribuindo a carga durante o carregamento. A proporção do tempo de equalização e o impacto da corrente de equalização no tempo não serão discutidos em profundidade aqui.

Vantagens e desvantagens da equalização ativa e passiva

O balanceamento ativo da bateria e o balanceamento passivo da bateria podem efetivamente promover a integridade do sistema da bateria, monitorando e combinando o estado de carga de cada célula da bateria. Ao contrário do balanceamento passivo da bateria, que só consome excesso de carga durante o carregamento, o balanceamento ativo da bateria pode ser usado durante o carregamento e o descarregamento. redistribuição de carga durante este período. Portanto, o balanceamento de células ativo pode prolongar o tempo de execução do sistema e também melhorar a eficiência de carregamento. O balanceamento ativo de células requer soluções que geralmente são mais complexas e maiores em tamanho, enquanto o balanceamento passivo de células é mais econômico.

A aplicação da tecnologia de balanceamento de baterias no campo das baterias de lítio tornou-se um meio importante para melhorar a eficiência dos sistemas de armazenamento de energia e prolongar a vida útil da bateria. Ao monitorar e ajustar o status de cada bateria no pacote de bateria, o sistema de equalização da bateria pode tornar o desempenho geral do pacote de bateria de lítio mais estável e confiável. Com o avanço da ciência e da tecnologia, podemos esperar o surgimento de uma tecnologia de equalização de bateria mais avançada para fornecer melhor suporte para o desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia de bateria de lítio.