كيف يؤثر التوازن النشط على عمر البطارية؟

April 24, 2025

كيف يؤثر التوازن النشط على عمر البطارية؟

الموازنة النشطة، بوصفها وظيفة رئيسية لنظام إدارة البطارية (BMS) ، تلعب دورًا مهمًا في تمديد عمر البطارية. ومع ذلك، فإن تأثيرها المحدد على عمر البطارية متعدد الأوجه:

الآثار الإيجابية للموازنة النشطة على عمر البطارية:

 

  • منع زيادة شحن وتفريغ الخلايا الفردية:من خلال مراقبة الجهد وحالة الشحن (SOC) لكل خلية في الوقت الحقيقي ونقل الطاقة الزائدة بنشاط من الخلايا المفرطة إلى الخلايا أو الأحمال المفرطةالتوازن النشط يضمن أن جميع الخلايا تعمل ضمن نطاق الجهد المعقولهذا يمنع التدهور السريع للبطارية الناجم عن الشحن أو التفريغ المفرط ، وبالتالي تمديد عمر البطارية.
  • تحسين اتساق بطارية:يضمن الموازنة النشطة الجهد المتساوي و SOC عبر جميع الخلايا ، مما يحسن من استمرارية بطارية البطارية.حزمة بطارية أكثر توحداً تعمل بشكل أكثر استقراراً وكفاءة أثناء الشحن والفراغ، مما يقلل من الإجهاد الداخلي وتوزيع التيار غير المتساوي. وهذا يقلل من ردود الفعل الجانبية داخل الخلايا ، مما يبطئ تدهور القدرة ويمدد عمر البطارية.أظهرت الدراسات أن التوازن النشط الفعال يمكن أن يزيد من عمر بطارية البطارية بنسبة 30-40٪.
  • تحسين استخدام الطاقة في البطارية:الموازنة النشطة تستفيد بالكامل من طاقة كل خلية، مما يزيد من السعة الإجمالية لحزمة البطارية.هذا يتجنب إهدار الطاقة الناجمة عن عدم توازن الخلية ويمنع استغلال سعة البطارية بشكل غير كافونتيجة لذلك، تعمل مجموعة البطارية بشكل أكثر فعالية، مما يقلل من تواتر دورات الشحن / التفريغ تحت نفس الطلب على الطاقة.بما أن تدهور سعة البطارية مرتبط ارتباطا وثيقا بعدد دورات الشحن / الفراغهذا يساعد على إطالة عمر البطارية
  • تأخير بداية الهروب الحراري:يساعد التوازن النشط على الحفاظ على توزيع درجة حرارة ثابتة داخل حزمة البطارية من خلال موازنة فولتاجيات الخلية والتيارات ، مما يمنع الإفراط في الحرارة المحلية.هذا يقلل من احتمال الهروب الحراري، يعزز سلامة البطارية، ويمدد عمر البطارية.

الآثار السلبية المحتملة للموازنة النشطة على عمر البطارية:

 

  • زيادة تعقيد النظام ونقاط الفشل المحتملة:تُعتبر الدوائر واستراتيجية التحكم في التوازن النشط معقدة نسبياً، مما يتطلب مكونات إضافية مثل المحولات والمحولات والمحفزات.هذه المكونات يمكن أن تخلق نقاط فشل جديدة، مما قد يؤثر على موثوقية نظام BMS وحزمة البطارية. إذا فشل نظام BMS ، فقد يؤدي ذلك إلى تعطيل التشغيل الطبيعي للبطارية وحتى تقصير عمرها.
  • خسارة الطاقة أثناء نقل الطاقة: على الرغم من أن التوازن النشط ينقل الطاقة بين الخلايا لتحقيق التوازن ، فقد تتسبب عملية نقل الطاقة في بعض الخسائر (على سبيل المثال ، خسائر التحويل في المكونات الإلكترونية).هذه الخسائر يمكن أن تؤدي إلى إهدار الطاقة قليلا ويمكن أن تولد الحرارة، والتي قد تؤثر على أداء البطارية ومدة عمرها إذا لم يتم إدارتها بشكل صحيح.
  • ارتفاع التكاليف والمتطلبات التقنية: يتطلب تنفيذ التوازن النشط مكونات أجهزة أكثر تكلفة وخوارزميات تحكم متطورة، مما يزيد من تكلفة نظام BMS.يضع مطالب أعلى على التصميمإذا لم يتم تطبيق التكنولوجيا بشكل صحيح أو تم تصميم النظام بشكل سيء،قد يفشل في تحقيق تأثيرات التوازن المتوقعة ويمكن أن يؤثر سلبا على عمر البطارية.
باختصار، الموازنة النشطة عادة ما يكون لها تأثير إيجابي على تمديد عمر البطارية من خلال منع الإفراط في الشحن والتفريغ، وتعزيز اتساق بطارية، وتحسين استخدام الطاقة،وتأخير الهروب الحراريومع ذلك، فإن تصميم النظام المعقد والخسائر المحتملة لنقل الطاقة قد تخلق بعض المخاطر.لتحقيق أقصى قدر من التأثير الإيجابي للموازنة النشطة على عمر البطارية مع تقليل الآثار السلبية المحتملة، من الضروري اعتماد استراتيجيات التوازن النشطة المناسبة، وتعزيز موثوقية واستقرار BMS،وتجميعها مع وظائف إدارة البطارية الأخرى مثل الإدارة الحرارية وحماية الإفراط في الشحن / الإفراط في التفريغ