Jei matėte, kaip ličio baterijų blokas sensta netolygiai – kai kurių elementų įtampa yra 4,1 V, o kitų – 3,6 V – jau suprantate, kodėl svarbus balansavimas. Klausimas ne tas, ar balansuoti, o kaip tai padaryti ir kiek toks pasirinkimas kainuoja per visą bloko gyvavimo ciklą.
Šiame vadove palyginamos aktyvaus ir pasyvaus balansavimo pastatų valdymo sistemos (BMS), pateikiant konkrečias rekomendacijas, kuris metodas tinka jūsų pritaikymui.
Kas yra ląstelių balansavimas BMS sistemoje?
Ličio akumuliatorių bloką sudaro keli nuosekliai sujungti elementai. Praktiškai elementai šiek tiek skiriasi talpa, vidine varža ir savaiminio išsikrovimo greičiu. Laikui bėgant šie skirtumai sumuojasi. Silpniausias elementas pirmiausia pasiekia savo įtampos ribą – įkrovimo metu jis atsitrenkia į lubas; išsikrovimo metu – į grindis. BMS atjungia visą bloką, kad apsaugotų tą vieną elementą, net jei stipresni elementai vis dar turi naudingos talpos.
Elementų balansavimas ištaiso šiuos skirtumus, padidindamas naudingą talpą ir sulėtindamas pakuočių degradaciją. Yra du iš esmės skirtingi metodai.
Kas yra ląstelių balansavimas BMS sistemoje?
Ličio akumuliatorių bloką sudaro keli nuosekliai sujungti elementai. Praktiškai elementai šiek tiek skiriasi talpa, vidine varža ir savaiminio išsikrovimo greičiu. Laikui bėgant šie skirtumai sumuojasi. Silpniausias elementas pirmiausia pasiekia savo įtampos ribą – įkrovimo metu jis atsitrenkia į lubas; išsikrovimo metu – į grindis. BMS atjungia visą bloką, kad apsaugotų tą vieną elementą, net jei stipresni elementai vis dar turi naudingos talpos.
Elementų balansavimas ištaiso šiuos skirtumus, padidindamas naudingą talpą ir sulėtindamas pakuočių degradaciją. Yra du iš esmės skirtingi metodai.
Pasyvus balansavimas BMS
Pasyvus balansavimas aktyvuoja iškrovimo rezistorių bet kuriame elemente, kurio įtampa įkrovimo metu pakyla aukščiau kitų. Perteklinė energija virsta šiluma ir išsisklaido.
Privalumai
- Mažesnė aparatinės įrangos kaina vienetui
- Paprastesnė grandinės konstrukcija – lengviau gaminama ir tiekiama
- Patikima ir gerai suprantama technologija
- Tinka pakuotėms, kuriose yra mažai skirtumų tarp langelių
- Energija švaistoma kaip šiluma – efektyvumo praradimas yra būdingas konstrukcijai
- Balansavimas vyksta tik esant maksimaliai įkrovimo įtampai (beveik esant pilnai įkrovimo įtampai).
- Šilumos generavimui reikalingas šilumos valdymas
- Balansavimo srovė paprastai 20–100 mA – lėtai išsprendžia didelius disbalansus
- Neatkuria silpnesnių ląstelių pajėgumų – tik riboja stipresnes
Apribojimai
Pasyvus balansavimas tinka mažiems vartotojų paketams, sąnaudoms jautriems gaminiams su vienodais elementais ir taikymams, kur balansavimo našumas yra antraeilis.
Aktyvaus balansavimo BMS
Aktyvus balansavimas perduoda energiją tarp elementų, o ne ją išsklaido. Aukšto krūvio elementas perkelia perteklinį krūvį į žemesnio krūvio elementą per indukcinę, talpinę arba transformatorinę grandinę.
DALY aktyvaus balansavimo BMS naudoja induktoriaus pagrindu veikiantį energijos perdavimo metodą, tiekiantį iki 2 A balansavimo srovę 4S–24S konfigūracijose. Šis aktyvaus balansavimo BMS dizainas palaiko LiFePO4, NMC, NCA ir LTO elementų chemines medžiagas.
Privalumai
- Energija, perdirbama tarp ląstelių – perdavimo efektyvumas 85–95 %
- Balansavimas esant bet kokiai įkrovos būsenai, ne tik esant maksimaliam įkrovimui
- Didesnė balansavimo srovė (iki 2 A, palyginti su pasyvia 20–100 mA) – greitesnis išlyginimas
- Prailgina pakuotės tarnavimo laiką, sumažindama silpnų ląstelių apkrovą
- Geresnis našumas su senesniais arba nesuderinamais ląstelių rinkiniais
- Didesnė vieneto kaina nei pasyvių sistemų
- Sudėtingesnis grandinės dizainas
- Šiek tiek didesnis energijos suvartojimas budėjimo režimu
Apribojimai
Aktyvus balansavimas tinka energijos kaupimo sistemoms, elektromobilių ir el. dviračių akumuliatoriams, kuriems ciklo trukmė yra labai svarbi, pramoninėms reikmėms, kurioms reikalingos didelės elementų keitimo išlaidos, ir akumuliatoriams, kuriuose naudojami antrinio naudojimo elementai.
Palyginimas greta
| Funkcija | Pasyvus balansavimas BMS | Aktyvaus balansavimo BMS |
| Balansavimo metodas | Išsklaidykite perteklinę energiją kaip šilumą | Perduoti energiją tarp ląstelių |
| Efektyvumas | Mažai – eikvojama energija | Didelis – 85–95 % energijos perdirbama |
| Balansavimo srovė | 20–100 mA tipinė srovė | Iki 2 A (kasdien aktyvi BMS sistema) |
| Balansavimo langas | Tik įkrovimo metu | Bet koks SOC |
| Poveikis ląstelių gyvenimui | Riboja stiprių ląstelių kiekį | Palaiko silpnas ląsteles |
| Šilumos generavimas | Vidutinis arba aukštas | Minimalus |
| Vieneto kaina | Žemutinis | Aukštesnis |
| Geriausiai tinka | Mažos / paprastos pakuotės | Energijos kaupimas, elektromobiliai, pramonė |
Realaus pasaulio poveikis baterijos veikimo laikui
Aktyvaus ir pasyvaus balansavimo našumo skirtumas didėja senstant akumuliatoriams. Naujas akumuliatorius su gerai suderintais elementais beveik nesiskiria. Po 200–300 ciklų elementų skirtumai didėja.
- Pasyvus BMS: toliau iš stiprių ląstelių išleidžia energiją, ribodamas naudingąjį pajėgumą
- Aktyvus BMS: nuolat perskirsto krūvį, palaikydamas silpnų elementų palaikymą bet kuriame SOC lygyje
Nepriklausomi 16S LiFePO4 akumuliatorių bandymai rodo, kad aktyvus balansavimas gali pailginti ciklo trukmę 15–30 %, palyginti su pasyviu balansavimu identiškomis sąlygomis.
Šaltinio pastaba: ciklo gyvavimo trukmės pagerėjimo diapazonas (15–30 %) pagrįstas recenzuotais laboratoriniais indukcinio aktyvaus balansavimo ir varžinio pasyvaus balansavimo palyginimais, atliktais su suderintais LiFePO4 elementų rinkiniais (žr.: Plett, GL, „Battery Management Systems“, 2 tomas, „Artech House“, 2015 m.; ir žurnale „Journal of Power Sources“ paskelbti duomenys apie elementų išlyginimo metodus). Rezultatai skiriasi priklausomai nuo elementų cheminės sudėties, C spartos, darbinės temperatūros ir iškrovimo gylio. Kasdieniniai vidiniai lauko duomenys, gauti stebint 16S LiFePO4 diegimus (2022–2024 m., n = 143 elementai), rodo, kad vidutinis ciklo gyvavimo trukmės pailgėjimas yra 18 %, palyginti su pasyviu BMS, esant lygiavertėms eksploatavimo sąlygoms.
48 V 200 Ah buitinės kaupimo sistemos ciklo gyvavimo trukmės pailginimas nuo 2 000 iki 2 600 ciklų reiškia 3–4 papildomus veikimo metus esant įprastam kasdieniam ciklavimui.
DALY aktyvaus balansavimo BMS — specifikacijos
| Parametras | Specifikacija |
| Ląstelių serijos palaikymas | 4S / 8S / 12S / 16S / 17S / 20S / 24S |
| Balansavimo srovė | Iki 2 A aktyvaus perdavimo |
| Chemijos palaikymas | LiFePO4 · NMC · NCA · LTO |
| Bendravimas | UART · RS485 · CAN · „Bluetooth“ (BLE) |
| Programėlių stebėjimas | „iOS“ / „Android“ – elemento įtampa, SOC, temperatūra, apsaugos žurnalas |
| Darbinė temperatūra. | Nuo -20 °C iki +60 °C (darbinė) | Nuo -40 °C iki +85 °C (sandėliavimo) |
| Apsaugos funkcijos | Per didelė / per maža įtampa · per didelė srovė · trumpasis jungimas · per didelė / per maža temperatūra |
| Tiekimo kilmė | Tiesioginis perdavimas iš gamyklos, Dongguanas, Kinija — B2B didmeninė prekyba / OEM / ODM |
Kurį turėtumėte pasirinkti?
Rinkitės pasyvųjį balansavimą, jei:
- Darbas su maža, paprasta kuprine (4S ar mažiau)
- Ląstelės yra naujos ir gerai suderintos
- Kaina yra pagrindinis apribojimas, o ciklo trukmė – antrinė
- Programa turi trumpą tarnavimo laiką arba retus įkrovimo ciklus
- Energijos kaupimo sistemos – saulės, kemperių, autonominės – statyba arba priežiūra
- Pakuotėje yra 8S ar daugiau nuosekliai sujungtų elementų
- Projekto reikalavimas yra maksimaliai padidinti ciklo trukmę ir bendrą energijos pralaidumą
- Darbas su sendintomis, antrinio naudojimo arba mišrios partijos ląstelėmis
- Elementų pakeitimo kaina yra reikšminga bendroje gyvavimo ciklo sąnaudoje
Rinkitės aktyvųjį balansavimą, jei:
Dažnai užduodami klausimai
Ar galiu prie paketo, kuriame jau yra pasyvus BMS, pridėti aktyvų balansavimo įrenginį?
Taip. DALY taip pat siūlo atskirus aktyvaus balansavimo modulius, kurie papildo esamą paketą kartu su pasyvia BMS sistema. Aktyvus balansavimas tvarko elementų išlyginimą; pasyvi BMS tvarko apsaugos funkcijas. → Peržiūrėti DALY aktyvaus balansavimo modulius: /active-balancer/
Ar aktyvus balansavimas veikia iškrovimo metu, ar tik įkrovimo metu?
Aktyvus balansavimas veikia esant bet kokiai įkrovos būsenai – įkrovimo, iškrovimo ir ramybės būsenoje. Tai vienas iš pagrindinių jo pranašumų, palyginti su pasyviu balansavimu, kuris aktyvuojasi tik esant beveik pilnam įkrovimui.
Koks įtampos skirtumas suaktyvina aktyvųjį balansavimą?
DALY aktyvus balansavimo BMS įjungia balansavimą, kai skirtumas tarp didžiausios ir mažiausios celių įtampos viršija konfigūruojamą ribą, kuri pagal numatytuosius nustatymus yra 20–30 mV.
Ar aktyvus balansavimas suderinamas su LiFePO4 chemija?
Taip. Ypač naudingas aktyvus balansavimas LiFePO4 akumuliatoriui, nes plokščia iškrovos kreivė pasyvų balansavimą daro mažiau efektyvų – maži įtampos skirtumai įkrovimo viršuje atitinka didelius talpos skirtumus.
| Užklausos dėl kainos pasiūlymo arba techninės konsultacijos„DALY BMS“ tiekia aktyviosios ir pasyviosios balansavimo BMS sistemas klientams daugiau nei 80 šalių. Nesvarbu, ar jums reikia standartinės konfigūracijos, ar individualaus sprendimo, skirto konkrečiam elementų skaičiui, srovės stipriui ar ryšio protokolui, mūsų inžinierių komanda gali paremti jūsų projektą.Kontaktas: /kontaktas/·Produktai: /aktyvus-balansavimo-įrenginys/·Vadovai: /daily-product-manual/ |
Įrašo laikas: 2026 m. balandžio 16 d.
