锂电

高效储能的秘密武器:揭秘电池管理系统均衡技术

2025China.cn   2024年04月19日

近年来,随着我国新能源发电规模持续快速增长,新型储能进入大规模发展期。在新型储能技术体系中,BMS电池管理系统对于电池性能的提升与寿命的延长担任着重要角色,其中电池均衡管理是其重要组成部分。

储能电池PACK由多个电芯所组成,考察电芯有两个关键指标:一个是电芯容量,一个是电芯荷电状态(即剩余电量,以下简称SOC),电池PACK出厂时所有电芯的容量和SOC基本一致,只有在这种状态下所有电芯才能同步充满和放空。

但随着使用年限和充放电次数的增加,储能电池PACK内部不可避免地出现变化,每个电芯的容量或者SOC都会产生参差不齐的现象,根据木桶原理,一个木桶容量是由最短木板决定的,电池PACK的容量也是如此。

储能系统中所有电芯充放电都是同步进行的,在电芯容量或SOC不一致的情况下,只要有一个电芯充满或放空其他电芯便不能再继续充放电,因为如果继续充放电会导致容量偏小的电芯出现过充过放现象,轻则导致电芯内部锂离子变为锂单质析出,导致电芯内部结构破坏,降低电池PACK的寿命,重则可能引发电芯起火等危险事件。

储能电池的一致性优化需求,催生了储能BMS均衡技术。电芯外部能够实时测量的变量有三个:电压,电流与温度,将变量信息引入算法即可得到每节电芯的SOC值及此时电芯的可用容量,并以此综合判断电芯间的不一致状态,来决定电池PACK是否需要进入均衡状态,电池均衡技术主要分为被动均衡与主动均衡。

被动均衡又称为能量耗散式均衡,工作原理是在每节电芯上并联一个电阻,当某个电芯提前充满,而又需要继续给其他电芯充电时,通过电阻对电压高的电芯以热量形式释放电量,为其他电芯争取更多充电时间。

主动均衡又称非能量耗散式均衡,其原理在充电和放电循环期间,是将能量高的电芯内的能量转移到能量低的电芯中去,使得电池PACK内的电荷得到重新分配,从而缩短充电时间,延长放电使用时间。

被动均衡适合于小容量、低串数的锂电池组应用,主动均衡适用于大容量、高串数的锂电池组应用。无论是主动均衡还是被动均衡,其核心目的都在于充分释放每颗电芯的储能能力,实现电量的最大化利用。

(来源:弘正储能)

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