1. バッテリーバランス機能の要件
1.1 基本概念
バッテリークラスターのセル間の容量に一貫した差がある場合、バッテリーシステム全体の利用可能な容量の減少と不正確なSOC推定につながり、その結果、充放電の終了時にジャンプが発生します。バッテリー均等化の意味は、パワー エレクトロニクス技術を使用して、リチウムイオン バッテリー セルまたはバッテリー パックの電圧偏差を予想範囲内に維持し、通常の使用中に各単一セルが同じ状態を維持できるようにすることです。過充電、過放電などの異常が発生します。
1.2 不一致の原因
電池の内部個体差や外部使用条件により、電池容量、SOC、内部抵抗、電圧などが異なる現象を電池パックのばらつきといいます。
リチウムイオン電池間のばらつきは、主にいくつかの側面から生じます。
1. 製造プロセスの違いや材料のばらつきにより、電池のバイポーラ材料の活性度、厚さ、セパレータに微妙な違いが生じ、内部構造と材料が異なります。
2. 使用中、バッテリーパック内の各バッテリーの電解質濃度、温度、自己放電度などの違いも不一致の原因となります。
3. 時間の経過とともに、バッテリーのばらつきはますます大きくなります。
1.3 不整合の影響
不一致は主に次の側面に影響を与えます:
1. 全体的な容量性能の低下
2. バッテリ寿命の短縮
3. 全体的な充放電電力の制限
4. バッテリの安全性能への
影響 いくつかの実験では、使用中の不一致が大きいことが示されています バッテリ パックを使用する場合が大きくなると、電圧の変動が大きくなり動力性能が低下するとともに、電池パック間の差がさらに大きくなり、差の拡大に伴って電池利用率や電池寿命が低下します。したがって、バッテリーが異なることが判明した場合は、バッテリーに対する不一致の影響を軽減し、悪循環の形成を回避するために対処する必要があります。バッテリーの不整合を完全に排除することはできませんが、セルバランシング技術によって最小限に抑えることができます。
2. バッテリーバランス方式の導入
セル バランシングには、パッシブ バランシングとアクティブバランシングの 2 種類があります。
2.1 パッシブバランス
抵抗デバイスの使用であるパッシブイコライゼーションは、一種のエネルギー消費である、異なるバッテリー間のギャップを減らすという目的を達成するために、高電圧または高充電バッテリーのエネルギーを消費します。
パッシブイコライゼーションの利点は回路構成が簡単でコストが低いことですが、欠点はエネルギー利用率が低く、モジュールの放熱が増加することです。
2.1.1 パッシブイコライゼーションの原理
バッテリーのバランスが崩れていることが検出された場合、パッシブイコライゼーションは高エネルギーの単一バッテリー放電回路を選択的に閉じ、スイッチを閉じ、回路内の抵抗を通じてバッテリーパック内のより高いエネルギーでバッテリーセルを放電し、放電します。部分的なバッテリーは、セル間のギャップを減らし、最終的にバランスの取れた状態に達するために、エネルギー消費が高くなります。この平衡化方法は受動的なエネルギー消費であるため、受動的平衡化と呼ばれます。
2.1.2 パッシブイコライゼーションアプリケーション
BMS イコライゼーション機能の実現は主に AFE に依存します。AFE はイコライゼーション制御スイッチと関連する論理回路を統合し、下図に示すように豊富な診断および制御インターフェイスをユーザーに提供します (写真は Zhongying SH367309 から引用) ）、ボックス部分はイコライゼーション回路です。
2.2 アクティブバランス
エネルギー貯蔵装置などを使用したアクティブバランシングでは、より多くのエネルギーを持つセルのエネルギーの一部をより少ないエネルギーのセルに転送します。これがエネルギーの移動です。
アクティブイコライゼーションの利点は、等化速度が速く、エネルギー利用率が高いことですが、欠点は、回路が複雑になり、コストが高いことです。
2.2.1 アクティブイコライゼーションの原理
アクティブバランシングとは、バッテリーパック内の高エネルギーバッテリーのエネルギーを低エネルギーバッテリーに転送してエネルギー伝達のバランスを達成し、セル間のギャップを減らし、最終的にバランスの取れた状態に達することです。これはアクティブなエネルギー伝達であるため、アクティブイコライゼーションと呼ばれます。
2.2.2 アクティブ残高アプリケーション
ETA3000 はバッテリー バランシング IC で、上部および下部バッテリー パックに使用できます。無限カスケードを通じて 3 ～ 24 個の電源バッテリー パックのバランスを実現できます。ETA3000 はアクティブ スイッチ バランシングで、バランシング電流は 1.5 に達します。 A. ETA3000 は Yutai Semiconductor の独自の特許プールにある新しいバッテリ イコライザです。従来のパッシブ バランシング テクノロジとは異なり、ETA3000 はインダクタを使用した制御方式を使用して、2 つの隣接するバッテリの電位が等しくなるまで 2 つのバッテリ間の電流をソースおよびシンクします。従来のリニアバランス技術では大きな消費電力が発生しますが、ETA3000では新しいスイッチ式アクティブバランス技術を採用し、イコライズ処理時に発生する熱を大幅に低減し、イコライズ時間も大幅に短縮されました。ETA3000 はスタンバイ モードでバッテリーの動作電流を 2uA しか消費しません。ETA3000 は、タンデムバッテリーの性能と寿命を効果的に改善します。
3. バッテリーバランスソフトウェアアルゴリズムの導入
3.1 パッシブバランス法 1
モノマー端子電圧を監視対象とし、モノマーの電圧差が一定範囲に入ると天びんの電源が入り、役割を果たし始めます。イコライゼーション制御のトリガーしきい値を設定します。たとえば、極値と平均値の差が 50mV に達するとイコライゼーション プロセスが開始され、5mV に達するとイコライゼーションが終了します。管理システムは一定の収集周期に従って各モノマー列の端子電圧を収集し、まず平均値を計算し、次に各セルの電圧と電圧の平均値との差を計算し、セル番号を並べます。差に応じてアップします。差が設定されたしきい値と比較され、最大の差がしきい値の範囲内にある場合、等化手順がトリガーされます。フォローアップ戦略は、特定の均衡実現形態に関連します。
3.2 パッシブバランス法Ⅱ
室温（20°Cを超える通常の動作温度範囲）で、システムが充放電を行っておらず、バッテリー電流が0.5A未満で2H（低温では5H）以上に保たれている場合、脱分極効果が現れると考えられます。バッテリーが完成します セル電圧を開回路電圧 (OCV) として近似します SOC-OCV テーブルを確認することで現在のセルの SOC を取得し、電力差を計算します 均等化回路により容量一貫性の差を低減します放電により電池間の容量差を均等化することで、セル間の容量を均等化します。セルの不足電圧、セルの高温および低温障害、均等化障害、均等化抵抗の過熱、および均等化時間に達すると、均等化制御はオフになります。
4. バランスのとれたアルゴリズム計画
均等化計画: アクティブおよびパッシブ均等化が併用され、セル電圧差および SOC 差アルゴリズムが併用されます。
5. 平衡試験方法
「 GBT34131-2022 電気エネルギー貯蔵用バッテリー管理システム」には以下が必要です。
