Пакетите со литиумски батерии се како мотори на кои им недостига одржување; аBMSбез 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 пакетот батерии, но нивните принципи за 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 да ја троши енергијата се нарекува пасивно балансирање. Активното балансирање вклучува пренос на енергија, додека пасивното балансирање вклучува дисипација на енергија.
Основни принципи за дизајн на батериски пакет
- Полнењето мора да престане кога првата ќелија е целосно наполнета.
- Испуштањето мора да заврши кога ќе се исцрпи првата ќелија.
- Послабите клетки стареат побрзо од посилните клетки.
- - ќелијата со најслабо полнење на крајот ќе го ограничи батерискиот пакет'употребливиот капацитет (најслабата алка).
- Градиентот на температурата на системот во пакетот батерии ги прави послаби ќелиите кои работат на повисоки просечни температури.
- 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 ќе се приближи до минималниот напон, попречувајќи ги можностите за полнење и празнење на пакетот.
Поради неусогласеноста на ќелиите со текот на времето и различните температурни услови од инсталацијата, балансирањето на ќелиите е од суштинско значење.
Литиум-јонските батерии првенствено се соочуваат со два вида неусогласеност: неусогласеност при полнење и неусогласеност со капацитетот. Несовпаѓањето на полнењето се јавува кога ќелиите со ист капацитет постепено се разликуваат во полнењето. Несовпаѓањето на капацитетот се случува кога ќелиите со различни почетни капацитети се користат заедно. Иако клетките се генерално добро усогласени ако се произведуваат приближно во исто време со слични производствени процеси, неусогласеноста може да настане од клетки со непознати извори или значителни производни разлики.
Активно балансирање наспроти пасивно балансирање
1. Цел
Батериските пакувања се состојат од многу сериски поврзани ќелии, кои веројатно нема да бидат идентични. Балансирањето осигурува дека отстапувањата на напонот на ќелијата се одржуваат во очекуваните опсези, одржувајќи ја севкупната употребливост и контролирање, а со тоа спречува оштетување и продолжување на траењето на батеријата.
2. Споредба на дизајн
- Пасивно балансирање: Вообичаено ги испушта ќелиите со повисок напон користејќи отпорници, претворајќи ја вишокот енергија во топлина. Овој метод го продолжува времето на полнење за други ќелии, но има помала ефикасност.
- Активно балансирање: комплексна техника која го редистрибуира полнењето 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 на дното за време на празнењето и стратегии за балансирање на врвот за време на полнењето.
- Споредба на добрите и лошите страни: Пасивното балансирање е поедноставно и поевтино, но помалку ефикасно, бидејќи ја троши енергијата како топлина и има побавни ефекти на балансирање. Активното балансирање е поефикасно, пренесувајќи енергија помеѓу клетките, што ја подобрува севкупната ефикасност на користењето и побрзо постигнува рамнотежа. Сепак, тоа вклучува сложени структури и повисоки трошоци, со предизвици во интегрирањето на овие системи во наменски ИЦ.
Заклучок
Концептот на BMS првично беше развиен во странство, со рани дизајни на ИЦ кои се фокусираа на откривање на напон и температура. Подоцна беше воведен концептот на балансирање, првично користејќи методи на резистивно празнење интегрирани во ИЦ. Овој пристап сега е широко распространет, со компании како TI, MAXIM и LINEAR кои произведуваат такви чипови, а некои ги интегрираат драјверите за прекинувачи во чиповите.
Од принципите и дијаграмите за пасивно балансирање, ако батерискиот пакет се спореди со буре, ќелиите се како стапчиња. Клетките 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 бавно балансирачки ефекти во пакувањата со голем капацитет.
Спротивно на тоа, активното балансирање „ги пополнува кратките штици“, пренесувајќи енергија од ќелиите со поголема енергија на оние со пониска енергија, што резултира со поголема ефикасност и побрзо постигнување рамнотежа. Сепак, тој воведува проблеми со сложеноста и трошоците, со предизвици во дизајнирањето на преклопни матрици и контролирање на погоните.
Со оглед на компромисите, пасивното балансирање може да биде погодно за ќелии со добра конзистентност, додека активното балансирање се претпочита за клетки со поголеми несовпаѓања.
Време на објавување: 27.08.2024
