Litiumbatterypakke is soos enjins wat nie onderhoud nodig het nie; aBMSsonder 'n balanseringsfunksie is bloot 'n data-insamelaar en kan nie as 'n bestuurstelsel beskou word nie. Beide aktiewe en passiewe balansering is daarop gemik om teenstrydighede binne 'n batterypak uit te skakel, maar hul implementeringsbeginsels is fundamenteel verskillend.
Vir duidelikheid definieer hierdie artikel balansering wat deur die BMS deur algoritmes geïnisieer word as aktiewe balansering, terwyl balansering wat weerstande gebruik om energie te versprei, passiewe balansering genoem word. Aktiewe balansering behels energie-oordrag, terwyl passiewe balansering energie-verspreiding behels.
Basiese Batterypak-ontwerpbeginsels
- Laai moet stop wanneer die eerste sel volledig gelaai is.
- Ontlading moet eindig wanneer die eerste sel uitgeput is.
- Swakker selle verouder vinniger as sterker selle.
- -die sel met die swakste lading sal uiteindelik die batterypak beperk'se bruikbare kapasiteit (die swakste skakel).
- Die stelseltemperatuurgradiënt binne die batterypak maak selle wat teen hoër gemiddelde temperature werk, swakker.
- Sonder balansering neem die spanningsverskil tussen die swakste en sterkste selle toe met elke laai- en ontlaaisiklus. Uiteindelik sal een sel maksimum spanning nader terwyl 'n ander minimum spanning nader, wat die pak se laai- en ontlaaivermoëns belemmer.
As gevolg van die wanverhouding van selle oor tyd en wisselende temperatuurtoestande van installasie, is selbalansering noodsaaklik.
Litiumioonbatterye het hoofsaaklik twee tipes wanverhoudings: laaiwanverhouding en kapasiteitswanverhouding. Laaiwanverhouding vind plaas wanneer selle van dieselfde kapasiteit geleidelik in lading verskil. Kapasiteitswanverhouding vind plaas wanneer selle met verskillende aanvanklike kapasiteite saam gebruik word. Alhoewel selle oor die algemeen goed ooreenstem as hulle ongeveer dieselfde tyd met soortgelyke vervaardigingsprosesse vervaardig word, kan wanverhoudings ontstaan as gevolg van selle met onbekende bronne of beduidende vervaardigingsverskille.
Aktiewe Balansering teenoor Passiewe Balansering
1. Doel
Batterypakke bestaan uit baie seriegekoppelde selle, wat waarskynlik nie identies sal wees nie. Balansering verseker dat selspanningsafwykings binne verwagte reekse gehou word, wat algehele bruikbaarheid en beheerbaarheid handhaaf, en sodoende skade voorkom en batterylewe verleng.
2. Ontwerpvergelyking
- Passiewe balansering: Ontlaai tipies hoërspanningselle met behulp van weerstande, wat oortollige energie in hitte omskakel. Hierdie metode verleng die laaityd vir ander selle, maar het laer doeltreffendheid.
- Aktiewe Balansering: 'n Komplekse tegniek wat lading binne selle herverdeel tydens laai- en ontlaaisiklusse, wat laaityd verminder en ontlaaiduur verleng. Dit gebruik gewoonlik onderste balanseringsstrategieë tydens ontlaai en boonste balanseringsstrategieë tydens laai.
- Voordele en Nadele Vergelyking: Passiewe balansering is eenvoudiger en goedkoper, maar minder doeltreffend, aangesien dit energie as hitte mors en stadiger balanseringseffekte het. Aktiewe balansering is meer doeltreffend en dra energie tussen selle oor, wat die algehele gebruiksdoeltreffendheid verbeter en balans vinniger bereik. Dit behels egter komplekse strukture en hoër koste, met uitdagings om hierdie stelsels in toegewyde geïntegreerde integrasies (IC's) te integreer.
Gevolgtrekking
Die konsep van BMS is aanvanklik in die buiteland ontwikkel, met vroeë IC-ontwerpe wat op spanning- en temperatuuropsporing gefokus het. Die konsep van balansering is later bekendgestel, aanvanklik met behulp van weerstandbiedende ontladingsmetodes wat in IC's geïntegreer is. Hierdie benadering is nou wydverspreid, met maatskappye soos TI, MAXIM en LINEAR wat sulke skyfies vervaardig, waarvan sommige skakelaardrywers in die skyfies integreer.
Uit die passiewe balanseringsbeginsels en diagramme, as 'n batterypak met 'n loop vergelyk word, is die selle soos die stawe. Selle met hoër energie is lang planke, en dié met laer energie is kort planke. Passiewe balansering "verkort" slegs die lang planke, wat lei tot vermorste energie en ondoeltreffendhede. Hierdie metode het beperkings, insluitend beduidende hitteverspreiding en stadige balanseringseffekte in pakke met groot kapasiteit.
Aktiewe balansering, daarenteen, "vul die kort planke in" en dra energie oor van hoër-energie selle na laer-energie selle, wat lei tot hoër doeltreffendheid en vinniger balansbereiking. Dit bring egter kompleksiteit en kosteprobleme mee, met uitdagings in die ontwerp van skakelaarmatrikse en die beheer van aandrywers.
Gegewe die afwegings, kan passiewe balansering geskik wees vir selle met goeie konsekwentheid, terwyl aktiewe balansering verkieslik is vir selle met groter afwykings.
Plasingstyd: 27 Augustus 2024
