세포 균형이라는 개념을 다들 접하셨을 거라 믿습니다. 그 이유는 현재 세포의 일관성이 충분하지 않고 균형을 통해 개선되어야 하기 때문입니다. 세상에서와 마찬가지로 우리는 두 개의 동일한 잎을 찾을 수 없고 두 개의 동일한 세포를 찾을 수 없습니다. 밸런스는 궁극적으로 배터리 셀의 단점을 해결하는 것을 목표로 하며 이를 보상하는 수단입니다. 다음은 리튬 배터리의 수동 및 능동 밸런싱에 대한 간략한 소개입니다.
01 수동적 평형
패시브 밸런싱은 일반적으로 저항 방전을 통해 더 높은 전압의 배터리를 방전하고 열의 형태로 전기를 방출하여 다른 배터리의 충전 시간을 더 확보합니다. 이런 방식으로 전체 시스템의 전력은 용량이 가장 적은 배터리에 의해 제한됩니다. 충전 과정에서 리튬 배터리에는 일반적으로 충전 상한 보호 전압 값이 있습니다. 특정 배터리 스트링이 이 전압 값에 도달하면 리튬 배터리 보호 보드가 충전 회로를 차단하고 충전을 중지합니다. 따라서 수동 평형의 장점은 저렴한 비용과 간단한 회로 설계입니다. 단점은 밸런스가 가장 낮은 배터리 잔량을 기준으로 이루어지기 때문에 잔여 용량이 낮은 배터리의 용량을 늘릴 수 없으며 밸런스된 전력이 100% 열의 형태로 낭비된다는 점입니다. 리튬 배터리 보호 보드에는 일반적으로 배터리의 과충전을 방지하기 위한 과충전 방지 기능이 있습니다.
그림 2에서 볼 수 있듯이 충전 과정에서 두 번째 배터리가 먼저 보호 전압 값으로 충전되어 리튬 배터리 보호 보드의 보호 메커니즘이 작동하고 배터리 시스템의 충전이 중단되어 완전히 충전할 수 없게 됩니다. 첫 번째와 세 번째 배터리를 충전하세요. 전체 시스템의 완전 충전은 시스템 손실인 두 번째 배터리에 의해 제한됩니다. 배터리 시스템의 전력을 높이기 위해 리튬 배터리 보호 보드는 충전 중에 배터리 균형을 유지합니다. 그림 3에 표시된 것처럼 균형 잡힌 시동 후 리튬 배터리 보호 보드는 두 번째 배터리를 방전시켜 보호 전압 값에 도달하는 시간을 지연시킵니다. 이는 또한 첫 번째와 세 번째 배터리의 충전 시간을 연장시켜 배터리 시스템의 전체 전력을 증가시킵니다. 그러나 2번 배터리의 방전 전력은 100% 열 방출로 전환되어 상당한 낭비를 초래한다(2번 배터리의 방열은 시스템 손실이자 전력 낭비이기도 하다).
그림 4에서 볼 수 있듯이 과충전이 배터리에 미치는 심각한 영향 외에도 과방전은 배터리에 심각한 손상을 초래할 수도 있습니다. 마찬가지로 리튬 배터리 보호 보드에는 과방전 보호 기능이 있습니다. 방전 시 두 번째 배터리의 전압이 방전 보호 값에 도달하면 리튬 배터리 보호 보드의 보호 메커니즘이 작동하여 시스템 방전을 중지하고 직접적으로 첫 번째 및 세 번째 배터리의 남은 배터리 용량을 사용할 수 없게 됩니다. 완전히 사용되었습니다. 균형 잡힌 시동 후에는 시스템 과방전이 개선됩니다.
02 능동적 평형
능동 균형은 전기 전송을 통해 이루어지며, 이는 매우 효율적이고 손실이 최소화됩니다. 제조업체마다 방법이 다르며 균형 잡힌 전류는 1~10A까지 다양합니다.
패시브 밸런싱은 용량이 작고 스트링 수가 적은 리튬 배터리 팩 애플리케이션에 적합한 반면, 액티브 밸런싱은 스트링 수가 많고 용량이 큰 전력형 리튬 배터리 팩 애플리케이션에 적합합니다. BMS의 경우 균형 기능 외에도 기본 균형 전략이 더욱 중요합니다.
그림 5에서 볼 수 있듯이 배터리 6줄마다 그룹을 형성하며, 배터리 6줄의 총 전력은 용량이 더 작은 배터리로 전달됩니다. 유도형 능동 밸런싱은 물리적 변환을 기반으로 하며 전원 스위치와 마이크로 인덕터를 통합합니다. 양방향 밸런싱 방식을 사용하여 인접 또는 인접 배터리 간의 전하 이동을 통해 배터리 밸런싱을 수행하며, 배터리가 방전, 충전, 정지 상태인지 관계없이 밸런싱을 달성할 수 있습니다. 균형 효율성은 92%만큼 높습니다.
방전 및 충전 작동 원리는 그림 6과 7에 나와 있습니다. 여기서 배터리 2는 배터리 1과 3에 전력을 전송합니다. 효율적인 전하 전송을 통해 충전 중에 세 배터리의 전압이 균형을 유지하여 모든 배터리가 완전히 충전될 수 있습니다. 리튬 배터리 보호 보드는 방전 중에 배터리 균형을 맞출 수도 있습니다. 첫 번째와 세 번째 배터리는 두 번째 배터리로 전력을 전달하고, 세 배터리의 전압은 균형 잡힌 상태로 지속적으로 방전되므로 배터리 전력을 모두 소모할 수 있다.