Pachetele de baterii cu litiu sunt ca niște motoare care nu au întreținere; oBMSFără o funcție de echilibrare este doar un colector de date și nu poate fi considerat un sistem de management. Atât echilibrarea activă, cât și cea pasivă urmărește eliminarea neconcordanțelor într -un pachet de baterii, dar principiile lor de implementare sunt fundamental diferite.
Pentru claritate, acest articol definește echilibrarea inițiată de BMS prin algoritmi ca echilibrare activă, în timp ce echilibrarea care folosește rezistențe pentru a disipa energia se numește echilibrare pasivă. Echilibrarea activă implică transfer de energie, în timp ce echilibrarea pasivă implică disiparea energiei.
Principiile de bază de proiectare a pachetului de baterii
- Încărcarea trebuie să se oprească atunci când prima celulă este complet încărcată.
- Descărcarea trebuie să se încheie atunci când prima celulă este epuizată.
- Celulele mai slabe îmbătrânesc mai repede decât celulele mai puternice.
- -Le Celula cu cea mai slabă încărcare va limita în cele din urmă pachetul de baterii-Capacitate utilizabilă (cea mai slabă legătură).
- Gradientul de temperatură al sistemului din pachetul de baterii face ca celulele să funcționeze la temperaturi medii mai mari mai slabe.
- Fără echilibrare, diferența de tensiune între celulele cele mai slabe și cele mai puternice crește cu fiecare ciclu de încărcare și descărcare. În cele din urmă, o celulă va aborda tensiunea maximă, în timp ce o alta apropie tensiunea minimă, împiedicând capacitățile de încărcare și descărcare a pachetului.
Datorită nepotrivirii celulelor în timp și a condițiilor variate de temperatură de la instalare, echilibrarea celulelor este esențială.
Bateriile cu ioni de litiu se confruntă în primul rând cu două tipuri de nepotrivire: nepotrivire de încărcare și nepotrivire a capacității. Neconcordanța de încărcare are loc atunci când celulele cu aceeași capacitate diferă treptat în sarcină. Nepotrivirea capacității se întâmplă atunci când celulele cu diferite capacități inițiale sunt utilizate împreună. Deși celulele sunt în general bine potrivite dacă sunt produse în același timp cu procese similare de fabricație, nepotrivirile pot apărea din celule cu surse necunoscute sau diferențe semnificative de fabricație.
Echilibrare activă vs. echilibrare pasivă
1. Scopul
Pachetele de baterii constau din multe celule conectate în serie, care este puțin probabil să fie identice. Echilibrarea asigură că abaterile tensiunii celulare sunt păstrate în intervalele preconizate, menținând capacitatea de utilizare și controlabilitatea generală, prevenind astfel deteriorarea și prelungând durata de viață a bateriei.
2. Comparație de proiectare
- Echilibrare pasivă: de obicei, descărcă celulele de tensiune mai mari folosind rezistențe, transformând excesul de energie în căldură. Această metodă extinde timpul de încărcare pentru alte celule, dar are o eficiență mai mică.
- Echilibrare activă: o tehnică complexă care redistribuie încărcarea în celule în timpul ciclurilor de încărcare și descărcare, reducând timpul de încărcare și prelungirea duratei de descărcare. În general, folosește strategii de echilibrare a fundului în timpul externării și strategiilor de echilibrare de top în timpul încărcării.
- Comparație pro și contra: Echilibrarea pasivă este mai simplă și mai ieftină, dar mai puțin eficientă, deoarece pierde energia ca căldură și are efecte de echilibrare mai lente. Echilibrarea activă este mai eficientă, transferând energia între celule, ceea ce îmbunătățește eficiența generală a utilizării și obține echilibrul mai rapid. Cu toate acestea, implică structuri complexe și costuri mai mari, cu provocări în integrarea acestor sisteme în IC -uri dedicate.
Concluzie
Conceptul de BMS a fost inițial dezvoltat în străinătate, cu proiecte IC timpurii concentrându -se pe tensiune și detectare a temperaturii. Conceptul de echilibrare a fost introdus ulterior, inițial folosind metode de descărcare rezistivă integrate în ICS. Această abordare este acum răspândită, cu companii precum TI, Maxim și Linear producând astfel de jetoane, unele integrează drivere de comutare în cipuri.
Din principiile și diagramele de echilibrare pasivă, dacă un pachet de baterii este comparat cu un butoi, celulele sunt ca niște etape. Celulele cu energie mai mare sunt scânduri lungi, iar cele cu energie mai mică sunt scânduri scurte. Echilibrarea pasivă doar „scurtează” scândurile lungi, ceea ce duce la pierderea energiei și a ineficiențelor. Această metodă are limitări, inclusiv disiparea semnificativă a căldurii și efectele de echilibrare lentă în pachetele de capacitate mare.
Echilibrarea activă, în schimb, „completează scândurile scurte”, transferul energiei de la celule cu energie mai mare la cele cu energie mai mică, ceea ce duce la o eficiență mai mare și la o atingere mai rapidă a echilibrului. Cu toate acestea, introduce probleme de complexitate și costuri, cu provocări în proiectarea matricilor de comutare și controlul unităților.
Având în vedere compromisurile, echilibrarea pasivă poate fi potrivită pentru celulele cu consistență bună, în timp ce echilibrarea activă este de preferat pentru celulele cu discrepanțe mai mari.
Timpul post: 27-2024 august
