Ja esat novērojis litija akumulatoru bloka novecošanos nevienmērīgi — dažām šūnām ir 4,1 V, bet citām — 3,6 V —, jūs jau saprotat, kāpēc balansēšana ir svarīga. Jautājums nav par to, vai balansēt, bet gan par to, kā to izdarīt, un kādas ir šīs izvēles izmaksas bloka kalpošanas laikā.
Šajā rokasgrāmatā tiek salīdzinātas aktīvās balansēšanas un pasīvās balansēšanas BMS sistēmas, sniedzot konkrētus norādījumus par to, kura pieeja ir vispiemērotākā jūsu lietojumam.
Kas ir šūnu balansēšana BMS sistēmā?
Litija akumulatoru bloks satur vairākus virknē savienotus elementus. Praksē elementi nedaudz atšķiras pēc ietilpības, iekšējās pretestības un pašizlādes ātruma. Laika gaitā šīs atšķirības pastiprinās. Vājākais elements pirmais sasniedz savu sprieguma robežu — uzlādes laikā tas atsitas pret griestiem; izlādes laikā tas atsitas pret grīdu. BMS atvieno visu bloku, lai aizsargātu šo vienu elementu, pat ja spēcīgākajiem elementiem joprojām ir izmantojama ietilpība.
Šūnu balansēšana koriģē šīs atšķirības, palielinot izmantojamo ietilpību un palēninot akumulatora degradāciju. Pastāv divas principiāli atšķirīgas pieejas.
Kas ir šūnu balansēšana BMS sistēmā?
Litija akumulatoru bloks satur vairākus virknē savienotus elementus. Praksē elementi nedaudz atšķiras pēc ietilpības, iekšējās pretestības un pašizlādes ātruma. Laika gaitā šīs atšķirības pastiprinās. Vājākais elements pirmais sasniedz savu sprieguma robežu — uzlādes laikā tas atsitas pret griestiem; izlādes laikā tas atsitas pret grīdu. BMS atvieno visu bloku, lai aizsargātu šo vienu elementu, pat ja spēcīgākajiem elementiem joprojām ir izmantojama ietilpība.
Šūnu balansēšana koriģē šīs atšķirības, palielinot izmantojamo ietilpību un palēninot akumulatora degradāciju. Pastāv divas principiāli atšķirīgas pieejas.
Pasīvā balansējošā BMS sistēma
Pasīvā balansēšana aktivizē noplūdes rezistoru jebkurā šūnā, kuras spriegums uzlādes laikā pārsniedz pārējos. Liekā enerģija pārvēršas siltumā un izkliedējas.
Priekšrocības
- Zemākas aparatūras izmaksas par vienību
- Vienkāršāka shēmas konstrukcija — vieglāk izgatavojama un iegūstama
- Uzticama un labi saprotama tehnoloģija
- Piemērots iepakojumiem ar zemu šūnu savstarpējo variāciju
- Enerģijas zudums siltuma veidā — efektivitātes zudums ir raksturīgs konstrukcijai
- Balansēšana notiek tikai uzlādes maksimuma brīdī (gandrīz pie pilna sprieguma).
- Siltuma ražošanai nepieciešama termiskā pārvaldība
- Balansēšanas strāva parasti 20–100 mA — lēna, lai novērstu lielu nelīdzsvarotību
- Neatgūst vājāku šūnu kapacitāti — tikai ierobežo spēcīgāko šūnu kapacitāti
Ierobežojumi
Pasīvā balansēšana ir piemērota maziem patērētāju iepakojumiem, izmaksu ziņā jutīgiem produktiem ar vienādām šūnām un lietojumiem, kur balansēšanas veiktspēja ir sekundāra.
Aktīvā balansēšana BMS
Aktīvā balansēšana pārnes enerģiju starp šūnām, nevis to izkliedē. Augsta lādiņa elements pārnes lieko lādiņu uz zemāka lādiņa elementu, izmantojot induktīvu, kapacitīvu vai transformatora bāzes ķēdi.
DALY aktīvā balansētāja BMS izmanto uz induktora balstītu enerģijas pārneses metodi, piegādājot līdz 2 A balansēšanas strāvu 4S–24S konfigurācijās. Šī aktīvā balansētāja BMS konstrukcija atbalsta LiFePO4, NMC, NCA un LTO šūnu ķīmijas.
Priekšrocības
- Enerģijas pārstrādāšana starp šūnām — pārneses efektivitāte 85–95 %
- Balansēšana jebkurā uzlādes stāvoklī, ne tikai maksimālā uzlādes līmenī
- Lielāka balansēšanas strāva (līdz 2 A salīdzinājumā ar pasīvo 20–100 mA) — ātrāka izlīdzināšana
- Pagarina akumulatora kalpošanas laiku, samazinot slodzi uz vājinātām šūnām
- Labāka veiktspēja ar novecojušiem vai nesaderīgiem šūnu komplektiem
- Augstākas vienības izmaksas nekā pasīvajām sistēmām
- Sarežģītāka shēmas konstrukcija
- Nedaudz lielāks enerģijas patēriņš gaidīšanas režīmā
Ierobežojumi
Aktīvā balansēšana ir piemērota enerģijas uzkrāšanas sistēmām, elektrotransportlīdzekļu un elektrisko velosipēdu akumulatoriem, kuros cikla ilgums ir kritiski svarīgs, rūpnieciskiem lietojumiem ar augstām elementu nomaiņas izmaksām un akumulatoriem, kuros tiek izmantotas otrreizēji izmantotas šūnas.
Salīdzinājums blakus
| Funkcija | Pasīvā balansējošā BMS sistēma | Aktīvā balansēšana BMS |
| Balansēšanas metode | Izdalīt lieko enerģiju kā siltumu | Enerģijas pārnešana starp šūnām |
| Efektivitāte | Zems — enerģijas izšķērdēšana | Augsts — 85–95 % enerģijas tiek pārstrādāta |
| Balansēšanas strāva | 20–100 mA tipiski | Līdz 2 A (IKDIENAS aktīva BMS sistēma) |
| Balansēšanas logs | Tikai uzlādes augšdaļa | Jebkura SOC |
| Ietekme uz šūnu dzīvi | Ierobežo spēcīgo šūnu darbību | Atbalsta vājinātas šūnas |
| Siltuma ģenerēšana | Vidēji augsts | Minimāls |
| Vienības izmaksas | Zemāks | Augstāks |
| Vislabāk piemērots | Mazas/vienkāršas pakas | Enerģijas uzglabāšana, elektroautobusi, rūpnieciskie |
Reālā ietekme uz akumulatora darbības laiku
Veiktspējas atšķirība starp aktīvo un pasīvo balansēšanu palielinās, pakešu novecošanās laikā. Jauns pakešu komplekts ar labi saskaņotām šūnām maz atšķiras. Pēc 200–300 cikliem šūnu atšķirības palielinās.
- Pasīvā BMS: turpina izvadīt enerģiju no spēcīgajām šūnām, ierobežojot izmantojamo jaudu
- Aktīvais BMS: nepārtraukti pārdala lādiņu, nodrošinot vāju šūnu atbalstu jebkurā SOC līmenī.
Neatkarīgi 16S LiFePO4 akumulatoru testi liecina, ka aktīvā balansēšana var pagarināt cikla kalpošanas laiku par 15–30 % salīdzinājumā ar pasīvo balansēšanu identiskos apstākļos.
Avota piezīme: cikla kalpošanas laika uzlabojuma diapazons (15–30%) ir balstīts uz recenzētiem laboratorijas salīdzinājumiem par induktīvo aktīvo balansēšanu ar rezistīvo pasīvo balansēšanu saskaņotos LiFePO4 elementu komplektos (atsauce: Plett, GL, Battery Management Systems, 2. sēj., Artech House, 2015; un publicētie dati žurnālā Journal of Power Sources par elementu izlīdzināšanas metodēm). Rezultāti atšķiras atkarībā no elementu ķīmiskā sastāva, C ātruma, darba temperatūras un izlādes dziļuma. IKDIENAS iekšējie lauka dati par uzraudzītajām 16S LiFePO4 izvietošanas reizēm (2022.–2024. g., n = 143 pakas) liecina par vidējo cikla kalpošanas laika pagarinājumu par 18 % salīdzinājumā ar pasīvo BMS līdzvērtīgos darbības apstākļos.
48 V 200 Ah mājas uzglabāšanas sistēmai cikla kalpošanas laika pagarināšana no 2000 līdz 2600 cikliem nozīmē 3–4 papildu darbības gadus tipiskā ikdienas cikla apstākļos.
DALY aktīvās balansēšanas BMS — specifikācijas
| Parametrs | Specifikācija |
| Šūnu sēriju atbalsts | 4S / 8S / 12S / 16S / 17S / 20S / 24S |
| Balansēšanas strāva | Līdz 2 A aktīva pārraide |
| Atbalsts ķīmijā | LiFePO4 · NMC · NCA · LTO |
| Komunikācija | UART · RS485 · CAN · Bluetooth (BLE) |
| Lietotņu uzraudzība | iOS/Android — šūnu spriegums, SOC, temperatūra, aizsardzības žurnāls |
| Darba temperatūra | -20°C līdz +60°C (ekspluatācijas laikā) | -40°C līdz +85°C (uzglabāšanas laikā) |
| Aizsardzības funkcijas | Pārāk augsts/nepietiekams spriegums · pārslodze · īsslēgums · pārkaršana/nepietiekama temperatūra |
| Piegādes izcelsme | Rūpnīcas tiešā piegāde, Dongguan, Ķīna — B2B vairumtirdzniecība / OEM / ODM |
Kuru jums vajadzētu izvēlēties?
Izvēlieties pasīvo līdzsvarošanu, ja:
- Darbs ar nelielu, vienkāršu komplektu (4S vai mazāk)
- Šūnas ir jaunas un labi saskaņotas
- Izmaksas ir galvenais ierobežojums, un cikla ilgums ir sekundārs
- Lietojumprogrammai ir īss kalpošanas laiks vai reti uzlādes cikli
- Enerģijas uzkrāšanas sistēmas izveide vai uzturēšana — saules, RV, bezsaistes elektrotīkla
- Komplektā ir 8S vai vairāk šūnu virknē
- Projekta prasība ir maksimāli palielināt cikla ilgumu un kopējo enerģijas caurlaidspēju.
- Darbs ar novecojušām, otrreizēji izmantotām vai jauktas partijas šūnām
- Šūnu nomaiņas izmaksas ir ievērojamas kopējās dzīves cikla izmaksās
Izvēlieties aktīvo balansēšanu, ja:
Bieži uzdotie jautājumi
Vai varu pievienot aktīvo balansētāju komplektam, kuram jau ir pasīva BMS?
Jā. DALY piedāvā arī atsevišķus aktīvā balansēšanas moduļus, kas pievienojas esošajam blokam līdzās pasīvajai BMS sistēmai. Aktīvais balansētājs nodrošina šūnu izlīdzināšanu; pasīvā BMS nodrošina aizsardzības funkcijas. → Skatīt DALY aktīvā balansēšanas moduļus: /active-balancer/
Vai aktīvā balansēšana darbojas izlādes laikā vai tikai uzlādes laikā?
Aktīvā balansēšana darbojas jebkurā uzlādes stāvoklī — uzlādes, izlādes un miera stāvoklī. Šī ir viena no tās galvenajām priekšrocībām salīdzinājumā ar pasīvo balansēšanu, kas aktivizējas tikai gandrīz pilnīgas uzlādes gadījumā.
Kāda sprieguma starpība aktivizē aktīvo balansēšanu?
DALY aktīvā balansēšana BMS aktivizē balansēšanu, kad starpība starp augstāko un zemāko elementa spriegumu pārsniedz konfigurējamu slieksni, kas pēc noklusējuma ir iestatīts uz 20–30 mV.
Vai aktīvā balansēšana ir saderīga ar LiFePO4 ķīmiju?
Jā. LiFePO4 jo īpaši gūst labumu no aktīvās balansēšanas, jo tā plakanā izlādes līkne padara pasīvo balansēšanu mazāk efektīvu — nelielas sprieguma atšķirības uzlādes augšdaļā atbilst lielām kapacitātes atšķirībām.
| Pieprasīt cenu piedāvājumu vai tehnisko konsultācijuDALY BMS piegādā aktīvās un pasīvās balansēšanas BMS klientiem vairāk nekā 80 valstīs. Neatkarīgi no tā, vai jums ir nepieciešama standarta konfigurācija vai pielāgots risinājums noteiktam šūnu skaitam, strāvas stiprumam vai komunikācijas protokolam, mūsu inženieru komanda var atbalstīt jūsu projektu.Kontaktinformācija: /kontakts/·Produkti: /active-balancer/·Rokasgrāmatas: /daily-product-manual/ |
Publicēšanas laiks: 2026. gada 16. aprīlis
