Литиумските батерии се како мотори на кои им недостасува одржување; аБМСбез функција за балансирање е само собирач на податоци и не може да се смета за систем за управување. И активното и пасивното балансирање имаат за цел да ги елиминираат недоследностите во рамките на батерискиот пакет, но нивните принципи на имплементација се фундаментално различни.
За јасност, овој напис го дефинира балансирањето иницирано од BMS преку алгоритми како активно балансирање, додека балансирањето што користи отпорници за распрснување на енергијата се нарекува пасивно балансирање. Активното балансирање вклучува пренос на енергија, додека пасивното балансирање вклучува дисипација на енергија.
Основни принципи на дизајнирање на батерии
- Полнењето мора да престане кога првата ќелија ќе се наполни целосно.
- Празнењето мора да заврши кога ќе се испразни првата ќелија.
- Послабите клетки стареат побрзо од посилните клетки.
- -Ќелејата со најслаб полнеж на крајот ќе го ограничи батерискиот пакет„употреблив капацитет (најслабата алка).
- Градиентот на температурата на системот во рамките на батеријата ги прави ќелиите да работат на повисоки просечни температури послаби.
- Без балансирање, разликата во напонот помеѓу најслабите и најсилните ќелии се зголемува со секој циклус на полнење и празнење. На крајот, една ќелија ќе се приближи до максималниот напон, додека друга до минималниот, попречувајќи ги можностите за полнење и празнење на пакетот.
Поради несовпаѓањето на ќелиите со текот на времето и променливите температурни услови од инсталацијата, балансирањето на ќелиите е од суштинско значење.
Литиум-јонските батерии првенствено се соочуваат со два вида несовпаѓање: несовпаѓање на полнењето и несовпаѓање на капацитетот. Несовпаѓање на полнењето се јавува кога ќелиите со ист капацитет постепено се разликуваат во полнењето. Несовпаѓање на капацитетот се јавува кога ќелиите со различни почетни капацитети се користат заедно. Иако ќелиите генерално се добро совпаѓаат ако се произведуваат приближно во исто време со слични производствени процеси, несовпаѓањата може да произлезат од ќелии со непознати извори или значителни производствени разлики.
Активно балансирање наспроти пасивно балансирање
1. Цел
Батериските пакувања се состојат од многу сериски поврзани ќелии, за кои е малку веројатно дека ќе бидат идентични. Балансирањето гарантира дека отстапувањата на напонот на ќелиите се одржуваат во очекуваните опсези, одржувајќи ја целокупната употребливост и контрола, со што се спречува оштетување и се продолжува животниот век на батеријата.
2. Споредба на дизајнот
- Пасивно балансирање: Типично ги празне ќелиите со повисок напон користејќи отпорници, претворајќи го вишокот енергија во топлина. Овој метод го продолжува времето на полнење за другите ќелии, но има помала ефикасност.
- Активно балансирање: Комплексна техника која го прераспределува полнежот во ќелиите за време на циклусите на полнење и празнење, намалувајќи го времето на полнење и продолжувајќи го времетраењето на празнењето. Генерално користи стратегии за балансирање од долу за време на празнењето и стратегии за балансирање од горе за време на полнењето.
- Споредба на предности и недостатоци: Пасивното балансирање е поедноставно и поевтино, но помалку ефикасно, бидејќи троши енергија како топлина и има побавни ефекти на балансирање. Активното балансирање е поефикасно, пренесувајќи енергија помеѓу ќелиите, што ја подобрува целокупната ефикасност на користењето и побрзо постигнува рамнотежа. Сепак, тоа вклучува сложени структури и повисоки трошоци, со предизвици во интегрирањето на овие системи во наменски интегрирани кола.
Заклучок
Концептот на BMS првично беше развиен во странство, со рани дизајни на интегрирани кола кои се фокусираа на детекција на напон и температура. Концептот на балансирање беше подоцна воведен, првично користејќи методи на отпорно празнење интегрирани во интегрираните кола. Овој пристап сега е широко распространет, со компании како TI, MAXIM и LINEAR кои произведуваат вакви чипови, а некои интегрираат драјвери за прекинувачи во чиповите.
Според принципите и дијаграмите на пасивно балансирање, ако батеријата се спореди со цевка, ќелиите се како летви. Ќелиите со поголема енергија се долги штици, а оние со помала енергија се кратки штици. Пасивното балансирање само ги „скратува“ долгите штици, што резултира со потрошена енергија и неефикасност. Овој метод има ограничувања, вклучувајќи значителна дисипација на топлина и бавни ефекти на балансирање кај батерии со голем капацитет.
Активното балансирање, пак, „ги пополнува кратките штици“, пренесувајќи енергија од ќелии со поголема енергија кон ќелии со помала енергија, што резултира со поголема ефикасност и побрзо постигнување на рамнотежа. Сепак, тоа воведува проблеми со сложеноста и трошоците, со предизвици во дизајнирањето на матрици на прекинувачи и контролирањето на погоните.
Со оглед на компромисите, пасивното балансирање може да биде погодно за клетки со добра конзистентност, додека активното балансирање е подобро за клетки со поголеми несовпаѓања.
Време на објавување: 27 август 2024 година
