Litija akumulatoru bloki ir kā dzinēji, kuriem nav nepieciešama apkope;BMSbez balansēšanas funkcijas ir tikai datu apkopotājs un to nevar uzskatīt par vadības sistēmu. Gan aktīvās, gan pasīvās balansēšanas mērķis ir novērst neatbilstības akumulatoru blokā, taču to ieviešanas principi ir principiāli atšķirīgi.
Skaidrības labad šajā rakstā BMS iniciēta balansēšana, izmantojot algoritmus, tiek definēta kā aktīvā balansēšana, savukārt balansēšana, kurā enerģijas izkliedēšanai tiek izmantoti rezistori, tiek saukta par pasīvo balansēšanu. Aktīvā balansēšana ietver enerģijas pārnesi, savukārt pasīvā balansēšana ietver enerģijas izkliedi.
Akumulatora bloka pamatprojektēšanas principi
- Uzlāde jāpārtrauc, kad pirmais akumulators ir pilnībā uzlādēts.
- Izlādei jābeidzas, kad pirmā šūna ir izlādējusies.
- Vājākas šūnas noveco ātrāk nekā spēcīgākas šūnas.
- -šūna ar vājāko uzlādi galu galā ierobežos akumulatora bloka jaudu"izmantojamā jauda (vājākais posms).
- Sistēmas temperatūras gradients akumulatoru blokā padara šūnu darbību augstākā vidējā temperatūrā vājāku.
- Bez balansēšanas sprieguma starpība starp vājāko un spēcīgāko šūnu palielinās ar katru uzlādes un izlādes ciklu. Galu galā viena šūna sasniegs maksimālo spriegumu, bet cita - minimālo, kavējot akumulatora uzlādes un izlādes spējas.
Šūnu neatbilstības dēļ laika gaitā un mainīgo temperatūras apstākļu dēļ no uzstādīšanas brīža, šūnu līdzsvarošana ir būtiska.
Litija jonu akumulatoriem galvenokārt ir divu veidu neatbilstība: uzlādes neatbilstība un ietilpības neatbilstība. Uzlādes neatbilstība rodas, ja vienas un tās pašas ietilpības šūnu uzlāde pakāpeniski atšķiras. Ietilpības neatbilstība rodas, ja kopā tiek izmantotas šūnas ar atšķirīgu sākotnējo ietilpību. Lai gan šūnas parasti ir labi saskaņotas, ja tās ir ražotas aptuveni vienā laikā ar līdzīgiem ražošanas procesiem, neatbilstības var rasties šūnu ar nezināmiem avotiem vai būtisku ražošanas atšķirību dēļ.
Aktīvā balansēšana pret pasīvo balansēšanu
1. Mērķis
Akumulatoru bloki sastāv no daudzām virknē savienotām šūnām, kuras, visticamāk, nebūs identiskas. Balansēšana nodrošina, ka šūnu sprieguma novirzes tiek saglabātas paredzētajās robežās, saglabājot kopējo lietojamību un vadāmību, tādējādi novēršot bojājumus un pagarinot akumulatora kalpošanas laiku.
2. Dizaina salīdzinājums
- Pasīvā balansēšana: Parasti augstāka sprieguma elementus izlādē, izmantojot rezistorus, lieko enerģiju pārvēršot siltumā. Šī metode pagarina citu elementu uzlādes laiku, taču tai ir zemāka efektivitāte.
- Aktīvā balansēšana: sarežģīta metode, kas pārdala lādiņu šūnās uzlādes un izlādes ciklu laikā, samazinot uzlādes laiku un pagarinot izlādes ilgumu. Tā parasti izmanto apakšējās balansēšanas stratēģijas izlādes laikā un augšējās balansēšanas stratēģijas uzlādes laikā.
- Plusu un mīnusu salīdzinājums: Pasīvā balansēšana ir vienkāršāka un lētāka, bet mazāk efektīva, jo tā izšķiež enerģiju siltuma veidā un tai ir lēnāka balansēšanas iedarbība. Aktīvā balansēšana ir efektīvāka, pārnesot enerģiju starp šūnām, kas uzlabo kopējo lietošanas efektivitāti un ātrāk panāk līdzsvaru. Tomēr tā ietver sarežģītas struktūras un augstākas izmaksas, radot problēmas šo sistēmu integrēšanā īpaši paredzētās integrālajās shēmās.
Secinājums
BMS koncepcija sākotnēji tika izstrādāta ārzemēs, agrīnajos integrālo shēmu dizainos koncentrējoties uz sprieguma un temperatūras noteikšanu. Vēlāk tika ieviesta balansēšanas koncepcija, sākotnēji izmantojot rezistīvās izlādes metodes, kas integrētas integrālajās shēmās. Šī pieeja tagad ir plaši izplatīta, un tādi uzņēmumi kā TI, MAXIM un LINEAR ražo šādas mikroshēmas, daži integrē slēdžu draiverus mikroshēmās.
No pasīvās balansēšanas principiem un diagrammām, salīdzinot akumulatoru bloku ar mucu, šūnas ir kā dēlīši. Šūnas ar augstāku enerģiju ir garas dēļi, bet šūnas ar zemāku enerģiju ir īsas dēļi. Pasīvā balansēšana tikai "saīsina" garās dēļus, kā rezultātā tiek izšķērdēta enerģija un samazinās efektivitāte. Šai metodei ir ierobežojumi, tostarp ievērojama siltuma izkliede un lēna balansēšana lielas ietilpības akumulatoros.
Turpretī aktīvā balansēšana "aizpilda īsās starpsienas", pārnesot enerģiju no augstākas enerģijas elementiem uz zemākas enerģijas elementiem, kā rezultātā tiek panākta augstāka efektivitāte un ātrāka līdzsvara sasniegšana. Tomēr tā rada sarežģītības un izmaksu problēmas, kā arī izaicinājumus slēdžu matricu projektēšanā un piedziņu vadībā.
Ņemot vērā kompromisus, pasīvā balansēšana var būt piemērota šūnām ar labu konsistenci, savukārt aktīvā balansēšana ir vēlama šūnām ar lielākām neatbilstībām.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 27. augusts
