Litija akumulatoru bloki ir kā dzinēji, kuriem trūkst apkopes; aBMSbez līdzsvarošanas funkcijas ir tikai datu savācējs, un to nevar uzskatīt par pārvaldības sistēmu. Gan aktīvās, gan pasīvās balansēšanas mērķis ir novērst neatbilstības akumulatoru komplektā, taču to ieviešanas principi būtiski atšķiras.
Skaidrības labad šajā rakstā BMS uzsāktā balansēšana, izmantojot algoritmus, ir definēta kā aktīva balansēšana, savukārt balansēšanu, kurā enerģijas izkliedēšanai izmanto rezistorus, sauc par pasīvo balansēšanu. Aktīvā balansēšana ietver enerģijas pārnesi, savukārt pasīvā balansēšana ietver enerģijas izkliedi.
Akumulatoru komplekta projektēšanas pamatprincipi
- Uzlāde ir jāpārtrauc, kad pirmā baterija ir pilnībā uzlādēta.
- Izlādei jābeidzas, kad pirmā šūna ir iztukšota.
- Vājākās šūnas noveco ātrāk nekā spēcīgākas.
- -šūna ar vājāko uzlādi galu galā ierobežos akumulatora bloku's izmantojamā jauda (vājākais posms).
- Sistēmas temperatūras gradients akumulatorā vājina šūnas, kas darbojas augstākā vidējā temperatūrā.
- Bez balansēšanas sprieguma starpība starp vājākajām un spēcīgākajām šūnām palielinās ar katru uzlādes un izlādes ciklu. Galu galā viena šūna tuvosies maksimālajam spriegumam, bet otra tuvojas minimālajam spriegumam, kavējot iepakojuma uzlādes un izlādes iespējas.
Sakarā ar šūnu nesakritību laika gaitā un mainīgajiem temperatūras apstākļiem no uzstādīšanas, šūnu balansēšana ir būtiska.
Litija jonu akumulatori galvenokārt saskaras ar divu veidu neatbilstībām: uzlādes neatbilstība un jaudas neatbilstība. Uzlādes neatbilstība rodas, ja vienādas jaudas šūnām pakāpeniski atšķiras uzlādes līmenis. Jaudas neatbilstība rodas, ja šūnas ar atšķirīgu sākotnējo jaudu tiek izmantotas kopā. Lai gan šūnas parasti ir labi saskaņotas, ja tās tiek ražotas aptuveni tajā pašā laikā ar līdzīgiem ražošanas procesiem, neatbilstības var rasties no šūnām ar nezināmiem avotiem vai būtiskām ražošanas atšķirībām.
Aktīvā balansēšana pret pasīvo balansēšanu
1. Mērķis
Akumulatoru komplekti sastāv no daudzām sērijveidā savienotām šūnām, kuras, visticamāk, nebūs identiskas. Balansēšana nodrošina, ka elementu sprieguma novirzes tiek uzturētas paredzētajos diapazonos, saglabājot vispārējo lietojamību un vadāmību, tādējādi novēršot bojājumus un pagarinot akumulatora darbības laiku.
2. Dizaina salīdzinājums
- Pasīvā balansēšana: parasti izlādē augstāka sprieguma šūnas, izmantojot rezistorus, pārvēršot lieko enerģiju siltumā. Šī metode pagarina citu šūnu uzlādes laiku, taču tai ir zemāka efektivitāte.
- Aktīvā balansēšana: komplekss paņēmiens, kas pārdala lādiņu šūnās uzlādes un izlādes ciklu laikā, samazinot uzlādes laiku un pagarinot izlādes ilgumu. Tas parasti izmanto apakšējās balansēšanas stratēģijas izlādes laikā un augšējās balansēšanas stratēģijas uzlādes laikā.
- Plusi un mīnusi salīdzinājums: Pasīvā balansēšana ir vienkāršāka un lētāka, taču mazāk efektīva, jo tā izšķiež enerģiju kā siltumu un tai ir lēnāka balansēšana. Aktīvā balansēšana ir efektīvāka, pārnesot enerģiju starp šūnām, kas uzlabo kopējo lietošanas efektivitāti un ātrāk panāk līdzsvaru. Tomēr tas ir saistīts ar sarežģītām struktūrām un augstākām izmaksām, kā arī problēmas, kas saistītas ar šo sistēmu integrāciju speciālos IC.
Secinājums
Sākotnēji BMS koncepcija tika izstrādāta ārzemēs, un agrīnās IC konstrukcijas koncentrējās uz sprieguma un temperatūras noteikšanu. Vēlāk tika ieviests balansēšanas jēdziens, sākotnēji izmantojot pretestības izlādes metodes, kas integrētas IC. Šī pieeja tagad ir plaši izplatīta, un uzņēmumi, piemēram, TI, MAXIM un LINEAR, ražo šādas mikroshēmas, daži integrējot mikroshēmās slēdžu draiverus.
No pasīvās balansēšanas principiem un diagrammām, ja akumulatoru salīdzina ar mucu, šūnas ir kā stabiņi. Šūnas ar augstāku enerģiju ir gari dēļi, un tās, kurām ir mazāka enerģija, ir īsi dēļi. Pasīvā balansēšana tikai "saīsina" garos dēļus, kā rezultātā tiek tērēta enerģija un neefektivitāte. Šai metodei ir ierobežojumi, tostarp ievērojama siltuma izkliede un lēnas līdzsvarošanas efekti lielas ietilpības paketēs.
Turpretim aktīvā balansēšana "aizpilda īsos plankumus", pārnesot enerģiju no augstākas enerģijas šūnām uz zemākas enerģijas šūnām, tādējādi nodrošinot augstāku efektivitāti un ātrāku līdzsvara sasniegšanu. Tomēr tas rada sarežģītības un izmaksu problēmas, kā arī problēmas, izstrādājot slēdžu matricas un kontrolējot diskus.
Ņemot vērā kompromisus, pasīvā balansēšana var būt piemērota šūnām ar labu konsistenci, savukārt aktīvajai balansēšanai ir vēlama šūnām ar lielākām neatbilstībām.
Publicēšanas laiks: 27. augusts 2024
