Sistem Manajemen Baterai (BMS) adalah sistem elektronik yang dirancang untuk memantau, mengelola, dan melindungi paket baterai.memainkan peran penting dalam memperpanjang umur bateraiDi bawah ini adalah pengantar rinci:

Memahami Ketidakseimbangan Sel

Dalam paket baterai yang terdiri dari beberapa sel, perbedaan dalam impedansi sel, suhu, karakteristik self-discharge,dan faktor lain dapat menyebabkan variasi tegangan dan keadaan muatan (SOC) di antara sel. Seiring waktu, hal ini mengakibatkan ketidakseimbangan sel. misalnya, selama pengisian, beberapa sel dapat menjadi penuh diisi sementara yang lain tetap kurang diisi;beberapa sel mungkin over-discharged sementara yang lain masih memiliki muatan residualKetidakseimbangan sel dapat menyebabkan sel-sel tertentu mengalami overcharge atau over-discharge, mempercepat degradasi mereka dan mengurangi kapasitas keseluruhan dan umur baterai.

Metode dan Prinsip Keseimbangan Sel

• Passive Balancing:Metode ini biasanya menggunakan resistor keseimbangan untuk menghilangkan energi berlebih dari sel yang terisi penuh sebagai panas, sehingga menyamakan tegangan di semua sel.dan kemudahan pelaksanaanNamun, ia mengkonsumsi energi selama proses keseimbangan, mengurangi efisiensi pemanfaatan energi.Hal ini terutama berlaku selama pengisian dan mungkin tidak cocok untuk skenario pengisian cepat karena waktu keseimbangan yang lebih lamaSebagai contoh, dalam sistem keseimbangan pasif dari baterai lithium-ion, ketika BMS mendeteksi sel dengan tegangan yang lebih tinggi, ia mengaktifkan resistor keseimbangan yang terhubung ke sel itu,memungkinkan tegangan berlebih untuk dibuang sebagai panas sampai tegangan sejajar dengan sel lain

• Aktif Balancing:Pendekatan ini secara aktif mentransfer energi berlebih dari sel bermuatan tinggi ke sel atau beban yang kurang bermuatan, mencapai redistribusi energi.meningkatkan efisiensi pengisian dan kinerja keseluruhan paket bateraiNamun, active balancing membutuhkan komponen perangkat keras yang lebih mahal dan kompleks, seperti konverter, trafo, dan induktor.dalam beberapa sistem active balancing, energi dari sel-sel bermuatan berlebihan ditransfer ke sel-sel bermuatan rendah melalui konverter DC-DC, memungkinkan keseimbangan dinamis antara sel.

Peran Keseimbangan Sel dalam Memperpanjang Umur Baterai

Selain menyeimbangkan sel, BMS melakukan fungsi lain seperti perlindungan overcharge/over-discharge, pemantauan suhu, dan manajemen termal.Fungsi ini bekerja secara sinergis untuk melindungi paket baterai secara komprehensifDi bawah ini adalah ringkasan beberapa fungsi terkait dan peran mereka:

• Mencegah Overcharging dan Over-Discharge dari Sel Individu: Dengan memantau tegangan dan SOC dari setiap sel secara real time dan menerapkan langkah-langkah keseimbangan, BMS memastikan bahwa tegangan dan SOC dari semua sel tetap dalam kisaran yang wajar.Hal ini mencegah sel-sel individu dari overcharge atau deep discharge, menghindari degradasi kapasitas yang dipercepat yang disebabkan oleh kondisi pengisian/pengeluaran yang berlebihan.BMS menggunakan cell balancing untuk mencegah overcharge atau over-discharge sel baterai selama pengisian dan pengurangan, memperpanjang umur baterai
• Meningkatkan Konsistensi Paket BateraiCell balancing memastikan tegangan dan tingkat SOC yang seragam di semua sel, meningkatkan konsistensi paket baterai.Paket baterai yang lebih konsisten bekerja lebih stabil dan efisien selama pengisian dan penguranganHal ini mengurangi kemungkinan reaksi samping di dalam sel, memperlambat degradasi kapasitas dan memperpanjang umur baterai.Penelitian menunjukkan bahwa keseimbangan sel yang efektif dapat meningkatkan umur baterai sebesar 30%-40%
• Mengoptimalkan Penggunaan Energi Baterai:Cell balancing sepenuhnya memanfaatkan energi dari setiap sel, memaksimalkan kapasitas keseluruhan paket baterai.Hal ini menghindari limbah energi karena ketidakseimbangan sel dan mencegah kurangnya penggunaan kapasitas bateraiAkibatnya, paket baterai bekerja lebih efisien, mengurangi frekuensi siklus pengisian/pengurangan dengan permintaan energi yang sama.Karena degradasi kapasitas baterai terkait erat dengan jumlah siklus pengisian/pengeluaranMisalnya, dalam sistem penyimpanan energi, keseimbangan sel yang efisien memastikan bahwa baterai bekerja lebih dekat dengan kapasitas penuhnya.meningkatkan penggunaan energi dan memperpanjang umur baterai
• Menunda Awal Termal Runaway:Ketidakseimbangan sel dapat menyebabkan produksi panas yang tidak merata selama pengisian dan pengurangan.yang mempercepat penuaan baterai dan meningkatkan risiko termal runawayCell balancing membantu mempertahankan distribusi suhu yang konsisten dalam paket baterai dengan menyamakan tegangan sel dan arus,mengurangi overheating lokal dan menurunkan kemungkinan termal runawayIni meningkatkan keamanan dan umur baterai. Misalnya, dalam paket baterai lithium-ion, keseimbangan sel bekerja sama dengan sistem manajemen termal untuk mengontrol suhu sel secara efektif.Menunda terjadinya termal runaway dan memperpanjang umur baterai
• Perlindungan terhadap overcharge/overdischarge: Dengan mengatur siklus pengisian/pengeluaran dan mencegah overcharge atau deep discharge, BMS menghindari tegangan dan tekanan arus yang berlebihan pada sel baterai,mengurangi reaksi elektrokimia yang tidak dapat dipulihkan dan degradasi kapasitasIni secara efektif memperpanjang umur baterai
• Pemantauan suhu dan manajemen termal:BMS terus memantau suhu baterai dan mengaktifkan mekanisme pendinginan atau menyesuaikan tingkat muatan bila perlu untuk mencegah overheating atau suhu yang sangat rendahHal ini mengurangi efek negatif dari fluktuasi suhu pada kinerja baterai dan umur, menunda penuaan baterai
• Perkiraan Status Charge (SOC) dan Status Health (SOH): Perkiraan SOC dan SOH yang akurat memungkinkan pengguna memahami status baterai dan kapasitas yang tersisa,memungkinkan penggunaan baterai yang wajar dan menghindari overcharge atau over-dischargeSementara itu, deteksi awal degradasi kapasitas memudahkan pemeliharaan dan penggantian tepat waktu, memastikan kinerja baterai dan umur panjang

Dengan kemajuan teknologi yang terus menerus, BMS berkembang menuju presisi yang lebih tinggi, kecerdasan yang lebih besar, dan efisiensi yang ditingkatkan.memanfaatkan algoritma pembelajaran mesin untuk mengoptimalkan pemilihan resistor penimbang pasif berdasarkan parameter waktu nyata seperti tingkat ketidakseimbangan sel, waktu keseimbangan, dan suhu pengisian dapat meningkatkan efisiensi keseimbangan dan pemanfaatan energi.pengembangan BMS nirkabel (wBMS) menyederhanakan desain sistem, meningkatkan keandalan, dan memberikan lebih banyak fleksibilitas dan keuntungan untuk keseimbangan sel dan manajemen baterai.