배터리 팩 조립 공정 시리즈 8 - 셀 일관성 및 밸런싱 방법
01 셀 일관성
1.1 셀 일관성이란 무엇입니까?
셀 일관성은 동일한 조건에서 동일한 셀 배치의 성능 매개변수(용량, 내부 저항, 전압 등) 간의 차이 정도를 나타냅니다.
1.2 셀 일관성의 중요성
제조 공차, 재료 차이, 조립 오류 등으로 인해 셀의 용량, 내부 저항 및 기타 매개변수에 필연적으로 차이가 발생합니다. 셀 성능의 불일치는 주로 생산 공정에서 발생하며 사용 중에 더욱 심해집니다. 같은 배터리 팩에 있는 셀은 항상 약하며, 그 속도도 더 빠릅니다.
셀 일관성은 배터리 팩 성능에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다. 배터리 팩에서 셀 간의 불일치는 배터리 팩 성능 저하, 수명 단축, 심지어 안전 사고로 이어질 수 있습니다. 따라서 셀 일관성을 개선하는 것은 배터리 팩의 전반적인 성능 향상에 매우 중요합니다.
1.3 셀 일관성에 영향을 미치는 요인
포함 사항: 원자재, 생산 공정, 환경 조건, 사용 공정 등
1.4 세포 일관성 측정 지표
셀 일관성을 측정하는 지표에는 주로 용량, 내부 저항, 전압, 사이클 수명, 자가 방전율 등이 있습니다.
02 셀 밸런싱 관리 구현 방법
2.1 정렬
:
유사한 성능 매개변수를 가진 셀들을 하나의 그룹으로 묶는 것은 셀 밸런싱을 달성하는 기본입니다. 고정밀 분류 장비는 배터리 셀의 일관성을 보장하는 핵심 도구입니다. 당사가 독자적으로 개발한 리튬
배터리 셀 분류기
예를 들어, 이 장비는 고정밀 내부 저항 테스터를 채택했습니다. 다변수 협업 검출(커패시턴스 저항, 전압 등)을 통해 ±0.5%의 내부 저항 검출 정확도와 ±0.05%의 전압 검출 정확도를 달성하여 동일 그룹 배터리의 성능 매칭을 크게 향상시킵니다.
프리즘 배터리 전압 및 IR 분류기
2.2 열 관리
:
온도 차이로 인한 셀 불균형을 방지하기 위해 배터리 팩 전체의 온도 차이를 조절합니다. 열 관리 시스템은 셀 온도를 좁은 범위 내로 유지하고, 셀 성능 저하 속도를 늦추며, 셀 간 성능 균형을 유지합니다.
일반적으로 배터리 팩의 열 관리 시스템을 설계하고 테스트할 때 셀 간의 온도 차이가 <3℃이어야 한다는 것이 요구됩니다.
2.3 BMS 밸런싱 기능
:
셀이 먼저 충전 차단 전압에 도달하면 BMS는 충전 밸런싱 기능을 시작하여 고전압 셀의 전력 일부를 방전(수동 밸런싱)하거나 저항을 연결하여 저전압 셀로 에너지를 전달(능동 밸런싱)하여 충전 차단 조건 제한을 제거하고 배터리 팩이 더 많은 전력을 충전할 수 있도록 합니다.
03 BMS 밸런싱 기능 및 방법
배터리 팩의 각 셀 성능을 일정하게 유지하려면 셀 밸런싱이 필요합니다. 셀 밸런싱 기술은 충전 및 방전 과정에서 배터리 팩의 각 셀의 전압, 용량 및 기타 매개변수를 일정하게 유지하여 배터리 팩의 전반적인 성능과 안전성을 향상시킵니다.
3.1 능동적 밸런싱
(1) 원칙
능동 밸런싱은 에너지 전달을 통해 배터리 팩에서 에너지가 높은 셀을 에너지가 낮은 셀로 전달하여 셀 간의 에너지 균형을 이룹니다.
(2) 기술적 분류 및 특성
능동적 밸런싱 기술에는 직접 에너지 전달, 간접 에너지 전달 등이 있습니다.
능동 밸런싱은 밸런싱 속도가 빠르고 효율성이 높은 특징을 가지고 있지만, 복잡한 제어 시스템, 높은 비용, 긴 밸런싱 시간이 필요합니다.
ACEY-BBT100-24S 시리즈
리튬 배터리 이퀄라이저
신에너지 자동차의 리튬 배터리 팩 유지 보수에 널리 사용됩니다. 이 기술은 전원 배터리를 직렬로 연결한 후 배터리 셀의 불균일성 문제를 해결하여 배터리 셀 불균일성이 더욱 심화되고, 배터리 수명과 주행 거리가 단축되며, 심지어 배터리 고장까지 발생할 수 있습니다.
3.2 수동 밸런싱
(1) 원리 소개
배터리 팩에서 에너지가 더 높은 셀의 에너지는 간단한 저항 방전이나 열 전달을 통해 소모되어 셀 간의 에너지 균형을 이룹니다.
(2) 기술적 분류 및 특성
수동 밸런싱 기술에는 다음이 포함됩니다: 일정 저항 방전, 스위치 저항 방전 등.
수동 밸런싱은 회로 구조가 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있지만, 에너지 낭비가 발생하기 쉽고, 발생하는 열로 인해 배터리 팩 온도가 상승하여 배터리 셀의 수명과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
3.3 밸런싱 방법의 비교 및 장단점 분석
일반적으로 능동적 밸런싱은 효과가 더 좋지만 비용이 더 많이 들고, 수동적 밸런싱은 비용이 낮지만 밸런싱 효과가 상대적으로 약합니다.