Lithiové baterie jsou jako motory, které nemají údržbu; ABMSBez vyrovnávací funkce je pouze sběratelem dat a nelze jej považovat za systém řízení. Cílem aktivního i pasivního vyrovnávání cílem je odstranit nekonzistence v rámci baterie, ale jejich principy implementace se zásadně liší.
Pro jasnost tento článek definuje vyvážení iniciované BMS prostřednictvím algoritmů jako aktivní vyvážení, zatímco vyvážení, které používá rezistory k rozptýlení energie, se nazývá pasivní vyvážení. Aktivní vyrovnávání zahrnuje přenos energie, zatímco pasivní vyvážení zahrnuje rozptyl energie.
Základní principy návrhu baterie
- Nabíjení se musí zastavit, když je první buňka plně nabitá.
- Při vyčerpání první buňky musí vypouštění skončit.
- Slabší buňky stárnou rychleji než silnější buňky.
- -Buňka s nejslabším nábojem nakonec omezí baterii'S použitelná kapacita (nejslabší odkaz).
- Systémový teplotní gradient v baterii způsobuje, že buňky pracují při vyšších průměrných teplotách slabší.
- Bez vyvážení se napětí rozdíl mezi nejslabšími a nejsilnějšími buňkami zvyšuje s každým cyklem nabití a vypouštěním. Nakonec se jedna buňka přiblíží k maximálnímu napětí, zatímco další se blíží minimálnímu napětí a brání možnostem náboje a vypouštění smečky.
Vzhledem k neshodě buněk v průběhu času a změny teplotních podmínek od instalace je nezbytné vyvážení buněk.
Lithium-iontové baterie primárně čelí dvěma typům neshody: neshodu nabíjení a nesouladu kapacity. Nabíjení nesouladu nastává, když se buňky stejné kapacity postupně liší. Neshoda kapacity se stane, když se buňky s různými počáteční kapacita používají společně. Přestože jsou buňky obecně dobře přizpůsobeny, pokud jsou produkovány přibližně ve stejnou dobu s podobnými výrobními procesy, mohou z buněk vzniknout nesoulady s neznámými zdroji nebo významnými výrobními rozdíly.
Aktivní vyvážení vs. pasivní vyvažování
1. účel
Baterie se skládají z mnoha buněk propojených sérií, které pravděpodobně nebudou identické. Vyvážení zajišťuje, že odchylky napětí buněk jsou udržovány v očekávaných rozsazích, což udržuje celkovou použitelnost a ovladatelnost, čímž se zabrání poškození a prodloužení výdrže baterie.
2. Porovnání návrhu
- Pasivní vyvažování: Obvykle vypouští vyšší napěťové buňky pomocí rezistorů a přeměňují přebytečnou energii na teplo. Tato metoda prodlužuje dobu nabíjení pro jiné buňky, ale má nižší účinnost.
- Aktivní vyvážení: Složitá technika, která redistribuuje nabíjení v buňkách během cyklů nabití a vypouštění, zkrátí dobu nabíjení a prodloužení trvání vypouštění. Během nabíjení obecně využívá strategie vyrovnávání spodního vyrovnávání během vypouštění a strategií vyvážení.
- Srovnání výhod a nevýhody: Pasivní vyvážení je jednodušší a levnější, ale méně efektivní, protože plýtvá energií jako teplo a má pomalejší vyrovnávací účinky. Aktivní vyvážení je efektivnější a přenáší energii mezi buňkami, což zlepšuje celkovou účinnost využití a dosahuje rovnováhy rychleji. Zahrnuje však složité struktury a vyšší náklady, přičemž výzvy při integraci těchto systémů do vyhrazených ICS.
Závěr
Koncept BMS byl původně vyvinut v zahraničí, přičemž rané návrhy IC se zaměřily na detekci napětí a teploty. Koncept vyvážení byl později zaveden, zpočátku s použitím odporových metod vypouštění integrovaných do ICS. Tento přístup je nyní rozšířen a společnosti jako TI, Maxim a lineární produkují takové čipy, některé integrují ovladače přepínačů do čipů.
Z pasivních principů a diagramů pasivního vyvažování, pokud je baterie porovnána s barelem, jsou buňky jako stavy. Buňky s vyšší energií jsou dlouhá prkna a buňky s nižší energií jsou krátká prkna. Pasivní vyvažování pouze „zkracuje“ dlouhé prkna, což vede k plýtvání energie a neefektivnosti. Tato metoda má omezení, včetně významného rozptylu tepla a pomalého vyrovnávacího efektů ve velkých kapacitních balíčcích.
Naproti tomu aktivní vyvážení „vyplňuje krátké prkna“, přenášení energie z buněk s vyšší energií na buňky s nižší energií, což vede k vyšší účinnosti a rychlejšímu dosažení rovnováhy. Představuje však složitost a problémy s náklady s výzvami při navrhování matic přepínačů a kontrolních jednotek.
Vzhledem k kompromisům může být pasivní vyvažování vhodné pro buňky s dobrou konzistencí, zatímco aktivní vyvážení je výhodnější pro buňky s většími nesrovnalostmi.
Čas příspěvku: 27. srpna-2024
