Ličio baterijos yra tarsi varikliai, kuriems trūksta priežiūros; aBMSbe balansavimo funkcijos yra tik duomenų rinkėjas ir negali būti laikomas valdymo sistema. Tiek aktyviuoju, tiek pasyviuoju balansavimu siekiama pašalinti akumuliatoriaus bloko neatitikimus, tačiau jų įgyvendinimo principai iš esmės skiriasi.
Aiškumo dėlei šiame straipsnyje balansavimas, kurį BMS inicijuoja naudojant algoritmus, apibrėžiamas kaip aktyvus balansavimas, o balansavimas, kuris naudoja rezistorius energijai išsklaidyti, vadinamas pasyviu balansavimu. Aktyvus balansavimas apima energijos perdavimą, o pasyvus balansavimas apima energijos išsklaidymą.
Pagrindiniai baterijų bloko projektavimo principai
- Įkrovimas turi sustoti, kai pirmasis elementas visiškai įkraunamas.
- Iškrovimas turi baigtis, kai išeikvojama pirmoji ląstelė.
- Silpnesnės ląstelės sensta greičiau nei stipresnės.
- - Silpniausio įkrovimo elementas galiausiai apribos akumuliatoriaus įkrovą's naudingo pajėgumo (silpniausia grandis).
- Dėl sistemos temperatūros gradiento akumuliatoriaus bloke susilpnina elementai, veikiantys aukštesnėje vidutinėje temperatūroje.
- Be balansavimo, įtampos skirtumas tarp silpniausių ir stipriausių elementų didėja su kiekvienu įkrovimo ir iškrovimo ciklu. Galų gale vienas elementas priartės prie didžiausios įtampos, o kitas priartės prie minimalios, o tai trukdo įkrauti ir iškrauti paketą.
Dėl elementų nesutapimo laikui bėgant ir kintančių temperatūros sąlygų nuo montavimo, elementų balansavimas yra labai svarbus.
Ličio jonų akumuliatoriai pirmiausia susiduria su dviejų tipų neatitikimais: įkrovimo ir talpos neatitikimu. Įkrovimo neatitikimas atsiranda, kai tos pačios talpos ląstelės palaipsniui skiriasi įkrovimu. Talpos nesutapimas įvyksta, kai kartu naudojami skirtingų pradinių pajėgumų elementai. Nors ląstelės paprastai yra gerai suderintos, jei jos gaminamos maždaug tuo pačiu metu taikant panašius gamybos procesus, neatitikimų gali atsirasti dėl nežinomų šaltinių elementų arba didelių gamybos skirtumų.
Aktyvus balansavimas prieš pasyvų balansavimą
1. Tikslas
Akumuliatorių blokus sudaro daug nuosekliai sujungtų elementų, kurie vargu ar bus identiški. Balansavimas užtikrina, kad elementų įtampos nuokrypiai būtų laikomi tikėtinuose diapazonuose, išlaikant bendrą naudojimą ir valdymą, taip išvengiant žalos ir pailginant baterijos veikimo laiką.
2. Dizaino palyginimas
- Pasyvus balansavimas: paprastai iškrauna aukštesnės įtampos elementus naudodami rezistorius, paverčiant energijos perteklių šiluma. Šis metodas prailgina kitų elementų įkrovimo laiką, bet yra mažesnis efektyvumas.
- Aktyvus balansavimas: sudėtinga technika, kuri perskirsto įkrovą ląstelėse įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu, sumažindama įkrovimo laiką ir pailgindama iškrovimo trukmę. Paprastai iškrovimo metu naudojamos apatinės balansavimo strategijos, o įkrovimo metu - viršutinės balansavimo strategijos.
- Privalumų ir trūkumų palyginimas: Pasyvus balansavimas yra paprastesnis ir pigesnis, bet mažiau efektyvus, nes eikvojama energija kaip šiluma ir lėtesnis balansavimo poveikis. Aktyvus balansavimas yra efektyvesnis, pernešdamas energiją tarp ląstelių, o tai pagerina bendrą naudojimo efektyvumą ir greičiau pasiekia pusiausvyrą. Tačiau tai susiję su sudėtingomis struktūromis ir didesnėmis sąnaudomis, todėl kyla sunkumų integruojant šias sistemas į tam skirtas IC.
Išvada
Iš pradžių BMS koncepcija buvo sukurta užsienyje, o ankstyvieji IC dizainai buvo skirti įtampos ir temperatūros aptikimui. Vėliau buvo pristatyta balansavimo koncepcija, iš pradžių naudojant varžinio iškrovimo metodus, integruotus į IC. Šis metodas dabar yra plačiai paplitęs, tokiose įmonėse kaip TI, MAXIM ir LINEAR gamina tokius lustus, kai kurios į lustus integruoja jungiklių tvarkykles.
Iš pasyvaus balansavimo principų ir diagramų, jei akumuliatorius lyginamas su statine, elementai yra kaip kotai. Ląstelės, turinčios didesnę energiją, yra ilgos lentos, o mažesnės energijos turinčios - trumpos lentos. Pasyvus balansavimas tik „sutrumpina“ ilgas lentas, todėl eikvojama energija ir neefektyvumas. Šis metodas turi apribojimų, įskaitant didelį šilumos išsklaidymo ir lėto balansavimo efektą didelės talpos pakuotėse.
Aktyvus balansavimas, priešingai, „užpildo trumpas lentas“, perkeldamas energiją iš didesnės energijos elementų į mažesnės energijos elementus, todėl padidėja efektyvumas ir greičiau pasiekiama pusiausvyra. Tačiau tai sukelia sudėtingumo ir sąnaudų problemų, kyla problemų kuriant jungiklių matricas ir valdant diskus.
Atsižvelgiant į kompromisus, pasyvus balansavimas gali būti tinkamas geros konsistencijos ląstelėms, o aktyvus balansavimas yra tinkamesnis ląstelėms su didesniais neatitikimais.
Paskelbimo laikas: 2024-08-27
