Ličio akumuliatorių blokai yra kaip varikliai, kuriems nereikia priežiūros;BMSbe balansavimo funkcijos yra tik duomenų rinkiklis ir negali būti laikomas valdymo sistema. Tiek aktyvus, tiek pasyvus balansavimas siekia pašalinti akumuliatorių bloko neatitikimus, tačiau jų įgyvendinimo principai iš esmės skiriasi.
Siekiant aiškumo, šiame straipsnyje BMS inicijuojamas balansavimas algoritmų pagalba apibrėžiamas kaip aktyvus balansavimas, o balansavimas, kuris naudoja rezistorius energijai išsklaidyti, vadinamas pasyviu balansavimu. Aktyvus balansavimas apima energijos perdavimą, o pasyvus balansavimas – energijos išsklaidymą.
Pagrindiniai akumuliatorių blokų projektavimo principai
- Įkrovimas turi būti nutrauktas, kai pirmasis elementas yra visiškai įkrautas.
- Iškrovimas turi baigtis, kai išsenka pirmoji celė.
- Silpnesnės ląstelės sensta greičiau nei stipresnės.
- - silpniausiai įkrautas elementas galiausiai apribos akumuliatoriaus bloko galią„s naudingoji talpa (silpniausia grandis).
- Akumuliatoriaus sistemos temperatūros gradientas silpnina elementus, veikiančius esant aukštesnei vidutinei temperatūrai.
- Be balansavimo, įtampos skirtumas tarp silpniausių ir stipriausių elementų didėja su kiekvienu įkrovimo ir iškrovimo ciklu. Galiausiai vieno elemento įtampa priartės prie maksimalios, o kito – prie minimalios, o tai trukdo akumuliatoriaus įkrovimui ir iškrovimui.
Dėl celių neatitikimo laikui bėgant ir skirtingų temperatūros sąlygų nuo įrengimo, celių balansavimas yra būtinas.
Ličio jonų akumuliatoriai dažniausiai susiduria su dviejų tipų neatitikimais: įkrovimo neatitikimu ir talpos neatitikimu. Įkrovimo neatitikimas atsiranda, kai tos pačios talpos elementų įkrova palaipsniui skiriasi. Talpos neatitikimas atsiranda, kai kartu naudojami skirtingos pradinės talpos elementai. Nors elementai paprastai yra gerai suderinti, jei jie pagaminti maždaug tuo pačiu metu, naudojant panašius gamybos procesus, neatitikimai gali atsirasti dėl elementų, kurių šaltiniai nežinomi, arba dėl didelių gamybos skirtumų.
Aktyvus balansavimas ir pasyvus balansavimas
1. Tikslas
Baterijų blokai sudaryti iš daugelio nuosekliai sujungtų elementų, kurie greičiausiai nėra identiški. Balansavimas užtikrina, kad elementų įtampos nuokrypiai išliktų numatytuose diapazonuose, išlaikant bendrą naudojimo patogumą ir valdymą, taip išvengiant pažeidimų ir pailginant baterijos tarnavimo laiką.
2. Dizaino palyginimas
- Pasyvus balansavimas: Paprastai aukštesnės įtampos elementai iškraunami naudojant rezistorius, perteklinę energiją paverčiant šiluma. Šis metodas pailgina kitų elementų įkrovimo laiką, tačiau yra mažiau efektyvus.
- Aktyvus balansavimas: sudėtinga technika, kuri perskirsto krūvį elementuose įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu, sutrumpindama įkrovimo laiką ir pailgindama iškrovimo trukmę. Paprastai ji naudoja apatinio balansavimo strategijas iškrovimo metu ir viršutinio balansavimo strategijas įkrovimo metu.
- Privalumų ir trūkumų palyginimas: Pasyvus balansavimas yra paprastesnis ir pigesnis, bet mažiau efektyvus, nes jis eikvoja energiją šilumos pavidalu ir turi lėtesnį balansavimo poveikį. Aktyvus balansavimas yra efektyvesnis, perduodant energiją tarp elementų, o tai pagerina bendrą naudojimo efektyvumą ir greičiau pasiekia balansą. Tačiau tai apima sudėtingas struktūras ir didesnes išlaidas, todėl kyla iššūkių integruojant šias sistemas į specialius integrinius grandynus.
Išvada
BMS koncepcija iš pradžių buvo sukurta užsienyje, ankstyvuosiuose integrinių grandinių projektuose daugiausia dėmesio skiriant įtampos ir temperatūros nustatymui. Vėliau buvo pristatyta balansavimo koncepcija, iš pradžių naudojant į integrinius grandynus integruotus varžinio išlydžio metodus. Šis metodas dabar yra plačiai paplitęs, tokios įmonės kaip TI, MAXIM ir LINEAR gamina tokius lustus, kai kurios integruoja jungiklių tvarkykles į lustus.
Remiantis pasyvaus balansavimo principais ir diagramomis, jei akumuliatorių blokas lyginamas su statine, elementai yra tarsi stulpai. Didesnės energijos elementai yra ilgos lentos, o mažesnės energijos – trumpos. Pasyvus balansavimas tik „sutrumpina“ ilgas lentas, todėl eikvojama energija ir sumažėja efektyvumas. Šis metodas turi apribojimų, įskaitant didelį šilumos išsklaidymą ir lėtą balansavimą didelės talpos baterijose.
Priešingai, aktyvus balansavimas „užpildo trumpas tarpas“, perkeldamas energiją iš didesnės energijos elementų į mažesnės energijos elementus, todėl padidėja efektyvumas ir greičiau pasiekiamas balansas. Tačiau jis sukelia sudėtingumo ir kainos problemų, taip pat iššūkių projektuojant jungiklių matricas ir valdant pavaras.
Atsižvelgiant į kompromisus, pasyvus balansavimas gali tikti ląstelėms, pasižyminčioms geru nuoseklumu, o aktyvus balansavimas yra tinkamesnis ląstelėms su didesniais neatitikimais.
Įrašo laikas: 2024 m. rugpjūčio 27 d.
