Lítiové batérie sú ako motory, ktoré nemajú údržbu; aBMSBez vyvažovacej funkcie je iba zberateľ údajov a nemožno ho považovať za riadiaci systém. Cieľom aktívneho aj pasívneho vyváženia je odstrániť nezrovnalosti v batérii, ale ich zásady implementácie sú zásadne odlišné.
Z dôvodu prehľadnosti tento článok definuje vyváženie iniciované BMS algoritmami ako aktívne vyváženie, zatiaľ čo vyváženie, ktoré využíva rezistory na rozptyľovanie energie sa nazýva pasívne vyváženie. Aktívne vyváženie zahŕňa prenos energie, zatiaľ čo pasívne vyvažovanie zahŕňa rozptyl energie.
Základné princípy dizajnu batérie
- Nabíjanie sa musí zastaviť, keď je prvá bunka úplne nabitá.
- Vypúšťanie sa musí skončiť, keď je vyčerpaná prvá bunka.
- Slabšie bunky starnú rýchlejšie ako silnejšie bunky.
- -Bunka s najslabším nabíjaním nakoniec obmedzí batériu batériu'SUBALITEĽA SA VÝROBKA (Najslabší odkaz).
- Systémový teplotný gradient v balení batérie robí bunky v prevádzke pri vyšších priemerných teplotách slabšie.
- Bez vyváženia sa rozdiel napätia medzi najslabšími a najsilnejšími bunkami zvyšuje pri každom cykle náboja a výboja. Nakoniec sa jedna bunka priblíži k maximálnemu napätiu, zatiaľ čo druhá sa blíži k minimálnemu napätiu, čím bráni schopnostiam náboja a výboja balenia.
V dôsledku nesúladu buniek v priebehu času a meniacich sa teplotných podmienok od inštalácie je nevyhnutné vyváženie buniek.
Lítium-iónové batérie čelia predovšetkým dvom typom nesúladu: nesúlad nabíjania a nesúlad kapacity. Nesúlad nabíjania dochádza, keď sa bunky rovnakej kapacity postupne líšia. Nesúlad kapacity sa stane, keď sa bunky s rôznymi počiatočnými kapacitou používajú spolu. Aj keď sú bunky vo všeobecnosti dobre porovnávané, ak sa vyrábajú približne v rovnakom čase s podobnými výrobnými procesmi, nezhody môžu vzniknúť z buniek s neznámymi zdrojmi alebo významnými výrobnými rozdielmi.
Aktívne vyváženie verzus pasívne vyváženie
1. Účel
Batériové balíčky pozostávajú z mnohých buniek pripojených k sériám, ktoré pravdepodobne nebudú identické. Vyvažovanie zaisťuje, že odchýlky napätia buniek sa udržiavajú v očakávaných rozsahoch, udržiavajúc celkovú použiteľnosť a ovládateľnosť, čím sa bránia poškodeniu a predĺžení výdrže batérie.
2. Porovnanie dizajnu
- Pasívne vyvažovanie: Typicky vypúšťa bunky s vyšším napätím pomocou rezistorov a premieňajú nadbytočnú energiu na teplo. Táto metóda predlžuje čas nabíjania pre iné bunky, ale má nižšiu účinnosť.
- Aktívne vyváženie: zložitá technika, ktorá redistribuuje náboj v bunkách počas cyklov náboja a výboja, znižuje čas nabíjania a predlžuje trvanie výboja. Vo všeobecnosti využíva stratégie vyrovnávania dna počas prepúšťania a stratégií vyváženia najvyššieho vyváženia počas nabíjania.
- Porovnanie kladov a záporov: Pasívne vyvažovanie je jednoduchšie a lacnejšie, ale menej efektívne, pretože plytva energiu ako teplo a má pomalšie vyvažovacie účinky. Aktívne vyváženie je účinnejšie, prenáša energiu medzi bunkami, čo zlepšuje celkovú účinnosť využitia a rýchlejšie dosahuje rovnováhu. Zahŕňa však zložité štruktúry a vyššie náklady, s výzvami pri integrácii týchto systémov do špecializovaných ICS.
Záver
Koncept BMS bol pôvodne vyvinutý v zahraničí, pričom skoré IC sa konštrukcie zameriavajú na detekciu napätia a teploty. Koncept vyváženia bol neskôr zavedený, spočiatku s použitím odporových metód vybíjania integrovaných do ICS. Tento prístup je teraz rozšírený, pričom spoločnosti ako TI, Maxim a lineárne vyrábajú takéto čipy, niektoré integrujúce ovládače prepínača do čipov.
Z princípov pasívneho vyváženia a diagramov, ak sa batéria porovnáva s hlavňou, bunky sú ako Staves. Bunky s vyššou energiou sú dlhé dosky a bunky s nižšou energiou sú krátke dosky. Pasívne vyvažovanie iba „skráti“ dlhé dosky, čo vedie k premárnenej energii a neefektívnosti. Táto metóda má obmedzenia, vrátane významného rozptylu tepla a pomalých vyvažovacích účinkov vo veľkých kapacitných balíčkoch.
Naproti tomu aktívne vyváženie „vyplní krátke dosky“, prenos energie z vyšších energetických buniek do nižšej energie, čo vedie k vyššej účinnosti a rýchlejšiemu dosiahnutiu rovnováhy. Predstavuje však problémy s zložitosťou a nákladmi s výzvami pri navrhovaní matíc prepínača a kontrolných jednotkách.
Vzhľadom na kompromisy môže byť pasívne vyvažovanie vhodné pre bunky s dobrou konzistenciou, zatiaľ čo aktívne vyváženie je výhodnejšie pre bunky s väčšími nezrovnalosťami.
Čas príspevku: august-27-2024
