Литиевите батерии са като двигатели, на които липсва поддръжка; aBmsБез функция за балансиране е просто колекционер на данни и не може да се счита за система за управление. Както активното, така и пасивното балансиране имат за цел да премахнат несъответствията в рамките на батерията, но принципите им за изпълнение са коренно различни.
За по -голяма яснота тази статия определя балансирането, инициирано от BMS чрез алгоритми като активно балансиране, докато балансирането, което използва резистори за разсейване на енергията, се нарича пасивно балансиране. Активното балансиране включва пренос на енергия, докато пасивното балансиране включва разсейване на енергията.
Основни принципи за дизайн на батерията
- Зареждането трябва да спре, когато първата клетка е напълно заредена.
- Изхвърлянето трябва да приключи, когато първата клетка е изчерпана.
- По -слабите клетки остаряват по -бързо от по -силните клетки.
- -Тяла с най -слабия заряд в крайна сметка ще ограничи батерията-s Използваем капацитет (най -слабата връзка).
- Системният температурен градиент в батерията прави клетките, работещи при по -високи средни температури, по -слаби.
- Без балансиране разликата в напрежението между най -слабите и най -силните клетки се увеличава с всеки цикъл на зареждане и разреждане. В крайна сметка една клетка ще се приближи до максимално напрежение, докато друго е близо до минимално напрежение, възпрепятствайки възможностите за зареждане и изпускането на опаковката.
Поради несъответствието на клетките във времето и различните температурни условия от инсталирането, балансирането на клетките е от съществено значение.
Литиево-йонните батерии се сблъскват предимно с два вида несъответствие: зареждане на несъответствие и несъответствие на капацитета. Зареждане на несъответствие възниква, когато клетките със същия капацитет постепенно се различават на заряд. Несъответствие на капацитета се случва, когато клетките с различни първоначални капацитети се използват заедно. Въпреки че клетките обикновено са добре съвпадащи, ако се произвеждат приблизително по едно и също време с подобни производствени процеси, несъответствията могат да възникнат от клетки с неизвестни източници или значителни производствени разлики.
Активно балансиране срещу пасивно балансиране
1. Цел
Батериите се състоят от много свързани серийни клетки, които е малко вероятно да бъдат идентични. Балансирането гарантира, че отклоненията на напрежението на клетките се поддържат в рамките на очакваните диапазони, поддържайки общата използваемост и контролируемост, като по този начин предотвратява увреждане и удължаване на живота на батерията.
2. Сравнение на дизайна
- Пасивно балансиране: Обикновено изхвърля клетките с по -високо напрежение, използвайки резистори, превръщайки излишната енергия в топлина. Този метод удължава времето за зареждане на други клетки, но има по -ниска ефективност.
- Активно балансиране: Сложна техника, която преразпределя заряда в клетките по време на цикли на зареждане и изпускане, намалявайки времето за зареждане и удължаване на продължителността на изхвърлянето. Обикновено използва стратегии за балансиране на дъното по време на изписване и най -добри стратегии за балансиране по време на зареждане.
- Сравнение на плюсове и конци: Пасивното балансиране е по -просто и по -евтино, но по -малко ефективно, тъй като губи енергия като топлина и има по -бавни балансиращи ефекти. Активното балансиране е по -ефективно, прехвърляйки енергия между клетките, което подобрява общата ефективност на използването и постига баланс по -бързо. Той обаче включва сложни структури и по -високи разходи, като предизвикателствата при интегрирането на тези системи в специализирани ИК.
Заключение
Концепцията за BMS първоначално е разработена в чужбина, като ранните IC дизайни се фокусират върху откриването на напрежение и температура. По -късно концепцията за балансиране беше въведена, първоначално използвайки резистивни методи за изхвърляне, интегрирани в ICS. Този подход вече е широко разпространен, като компании като Ti, Maxim и линейни произвеждат такива чипове, някои интегриращи драйвери за превключване в чиповете.
От принципите и диаграмите на пасивно балансиране, ако батерията се сравнява с цев, клетките са като стълбите. Клетките с по -висока енергия са дълги дъски, а тези с по -ниска енергия са кратки дъски. Пасивното балансиране само „съкращава“ дългите дъски, което води до загуба на енергия и неефективност. Този метод има ограничения, включително значително разсейване на топлина и бавни балансиращи ефекти в опаковки с голям капацитет.
За разлика от това активното балансиране, запълва кратките дъски, „прехвърляйки енергия от клетки с по-висока енергия към по-ниски енергийни, което води до по-висока ефективност и по-бързо постигане на баланс. Въпреки това, той въвежда проблеми с сложността и разходите, с предизвикателства при проектирането на матрици за превключване и контролиране на дискове.
Като се имат предвид компромиси, пасивното балансиране може да бъде подходящо за клетки с добра консистенция, докато активното балансиране е за предпочитане за клетките с по-големи несъответствия.
Време за публикация: 27-2024 август
