Cellbalansering

Cellbalansering, eller cell balancing, är processen att jämna ut spänningen eller laddningen mellan de individuella cellerna i ett flerskikts batteripaket, vanligtvis kopplat i serie. Syftet är att förhindra att någon cell överskrider sin säkra spänningsgräns eller under-laddas, att maximera nyttoseserven i paketet och förlänga cykellivet samt öka säkerheten och tillförlitligheten hos paketet.

Ett batterihanteringssystem (BMS) övervakar varje cells spänning och temperatur och koordinerar balanseringen. Balansiering delas vanligen in i två metoder: passiv och aktiv. Passiv balansering använder energispillresistorer eller liknande element i varje cell eller grupp för att blåsa av överskottet i högre spänningsceller som värme. Den är enkel och billig men slösar energi och kan vara långsam vid stora cellantal. Aktiv balansering flyttar energi från högre spänningsceller till lägre spänningsceller med hjälp av kondensatorer, induktorer eller DC-DC-omvandlare. Den är mer energieffektiv och kan öka den användbara kapaciteten, men kräver mer komplex design och högre kostnad.

Balansiering är vanligt förekommande i litiumjon- och litiumpolymerbatterier, inklusive elfordons- och konsumentelektronikapaket. Per-cell spänning hålls vanligtvis inom ett säkert intervall (ofta cirka 3,0–4,2 V för Li-ion, beroende på kemisk sammansättning), och BMS kör balansering när skillnader mellan cellerna når en viss tolerans. Genom balansering minskar risken för partiell obalans, förbättrar noggrannhet i batteriets laddningsstate och förlänger batteripaketets livslängd. Begränsningar inkluderar ökad kostnad och komplexitet samt energiförlust vid passiv balansering.