Tại sao pin lithium cần cân bằng pin?

Trong bối cảnh nhận thức về bảo vệ môi trường ngày càng cao như hiện nay, pin lithium với tư cách là một thiết bị lưu trữ năng lượng hiệu quả và đáng tin cậy đang dần trở thành sự lựa chọn chủ đạo. Tuy nhiên, pin lithium có thể gặp các vấn đề như dung lượng không phù hợp và chênh lệch điện áp quá mức trong quá trình sử dụng lâu dài, điều này cần áp dụng công nghệ cân bằng pin. Bài viết này sẽ khám phá lý do tại sao pin lithium cần cân bằng tế bào, đồng thời giải thích tầm quan trọng của nó và cách đạt được điều đó.

Pin lithium đi qua quá trình cân bằng pin và mỗi bộ phận trong bộ pin có thể được theo dõi và duy trì một cách hiệu quả ở trạng thái sạc tốt (Trạng thái sạc, SoC). Điều này không chỉ làm tăng số chu kỳ của pin mà còn cung cấp khả năng bảo vệ bổ sung chống hư hại cho các tế bào pin do sạc quá mức/xả sâu.

Cân bằng chủ động và thụ động

Cân bằng thụ động tiêu thụ lượng điện tích dư thừa thông qua các điện trở xả, do đó tất cả các ô pin đều có SoC gần giống nhau, nhưng nó không kéo dài thời gian hoạt động của hệ thống. Thông thường, cân bằng sử dụng điện trở để tiêu tán năng lượng được gọi là cân bằng thụ động.

Cân bằng chủ động là một kỹ thuật cân bằng tinh vi hơn giúp tăng thời gian chạy hệ thống bằng cách tăng tổng lượng điện tích có sẵn trong gói khi điện tích được phân phối lại trong các ô trong chu kỳ sạc và xả. So với cân bằng thụ động, cân bằng chủ động có thể rút ngắn thời gian sạc và giảm nhiệt sinh ra trong quá trình cân bằng. Thông thường, sự cân bằng đạt được thông qua chuyển giao công suất được gọi là cân bằng tích cực.

Hoạt Động Tế Bào Cân Bằng Xả

Như thể hiện trong hình dưới đây, nó là một bộ pin điển hình ở mức tối đa. Dung lượng đầy có nghĩa là khả năng sạc đạt 90%, vì việc giữ pin ở (hoặc gần) 100% dung lượng trong một thời gian dài sẽ sớm làm giảm tuổi thọ của pin. Và xả hoàn toàn đề cập đến việc xả tới 30%, điều này ngăn không cho pin chuyển sang trạng thái xả sâu.
Theo thời gian, đặc tính của một số loại pin trở nên kém hơn những loại khác. Thậm chí, một số cell pin còn nhiều dung lượng, cell pin yếu sẽ hạn chế thời gian chạy của hệ thống, 5% dung lượng pin không phù hợp sẽ khiến 5% năng lượng trở nên vô tác dụng. Đối với pin dung lượng lớn, điều đó có nghĩa là rất nhiều năng lượng bị lãng phí. Tình huống này đặc biệt nghiêm trọng đối với các hệ thống từ xa và các hệ thống không dễ bảo trì. Năng lượng không được sử dụng cũng dẫn đến tăng chu kỳ sạc và xả pin, giảm tuổi thọ pin và chi phí cao hơn do phải thay pin thường xuyên.

Với tính năng cân bằng chủ động, điện tích được phân phối lại từ các ô mạnh sang các ô yếu, làm cạn kiệt hoàn toàn năng lượng của bộ pin.

Sạc cân bằng tế bào đang hoạt động

Nếu gói được sạc mà không cân bằng, các ô yếu sẽ đạt hết công suất trước các ô mạnh, một lần nữa trở thành yếu tố giới hạn; tại thời điểm này, chúng giới hạn tổng năng lượng có thể chứa trong hệ thống.

Cân bằng hoạt động có thể làm cho bộ pin đạt dung lượng tối đa bằng cách phân phối lại điện tích trong quá trình sạc. Tỷ lệ thời gian cân bằng và tác động của dòng cân bằng đến thời gian sẽ không được thảo luận sâu ở đây.

Ưu điểm và nhược điểm của cân bằng chủ động và thụ động

Cân bằng ắc quy chủ động và cân bằng ắc quy thụ động có thể cải thiện hiệu quả tình trạng của hệ thống ắc quy bằng cách theo dõi và khớp với trạng thái sạc của từng ô ắc quy. Không giống như tính năng cân bằng pin thụ động, chỉ tiêu thụ điện tích dư thừa trong quá trình sạc, tính năng cân bằng pin chủ động có thể được sử dụng trong quá trình sạc và xả. phân phối lại phí trong giai đoạn này. Do đó, cân bằng tế bào tích cực có thể kéo dài thời gian chạy hệ thống và cũng cải thiện hiệu quả sạc. Cân bằng tế bào chủ động yêu cầu các giải pháp thường phức tạp hơn và có kích thước lớn hơn, trong khi cân bằng tế bào thụ động tiết kiệm chi phí hơn.

Việc áp dụng công nghệ cân bằng pin trong lĩnh vực pin lithium đã trở thành một phương tiện quan trọng để nâng cao hiệu quả của hệ thống lưu trữ năng lượng và kéo dài tuổi thọ của pin. Bằng cách theo dõi và điều chỉnh trạng thái của từng pin đơn lẻ trong bộ pin, hệ thống cân bằng pin có thể làm cho hiệu suất tổng thể của bộ pin lithium ổn định và đáng tin cậy hơn. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, chúng ta có thể mong đợi sự xuất hiện của công nghệ cân bằng pin tiên tiến hơn để hỗ trợ tốt hơn cho sự phát triển của hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium.