Ang mga lithium battery pack ay parang mga makinang kulang sa maintenance; aBMSAng walang tungkuling pagbabalanse ay isa lamang tagakolekta ng datos at hindi maituturing na isang sistema ng pamamahala. Ang aktibo at pasibong pagbabalanse ay parehong naglalayong alisin ang mga hindi pagkakapare-pareho sa loob ng isang battery pack, ngunit ang mga prinsipyo ng kanilang pagpapatupad ay magkaiba sa panimula.
Para sa kalinawan, binibigyang-kahulugan ng artikulong ito ang pagbabalanse na sinimulan ng BMS sa pamamagitan ng mga algorithm bilang aktibong pagbabalanse, habang ang pagbabalanse na gumagamit ng mga resistor upang mag-dissipate ng enerhiya ay tinatawag na passive balancing. Ang aktibong pagbabalanse ay kinabibilangan ng paglilipat ng enerhiya, samantalang ang passive balancing ay kinabibilangan ng pagwawaldas ng enerhiya.
Mga Pangunahing Prinsipyo sa Disenyo ng Battery Pack
- Dapat tumigil ang pag-charge kapag ganap nang na-charge ang unang cell.
- Dapat matapos ang pagdiskarga kapag naubos na ang unang cell.
- Mas mabilis tumanda ang mga mahihinang selula kaysa sa mga malalakas na selula.
- -ang cell na may pinakamahinang karga ay siyang maglilimita sa baterya sa huli'magagamit na kapasidad (ang pinakamahinang kawing).
- Ang gradient ng temperatura ng sistema sa loob ng battery pack ay nagpapahina sa mga cell na gumagana sa mas mataas na average na temperatura.
- Kung walang pagbabalanse, ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng pinakamahina at pinakamalakas na mga cell ay tumataas sa bawat siklo ng pag-charge at pagdiskarga. Kalaunan, ang isang cell ay lalapit sa pinakamataas na boltahe habang ang isa naman ay lalapit sa pinakamababang boltahe, na humahadlang sa kakayahan ng pag-charge at pagdiskarga ng pack.
Dahil sa hindi pagtutugma ng mga selula sa paglipas ng panahon at pabago-bagong kondisyon ng temperatura mula sa pag-install, mahalaga ang pagbabalanse ng selula.
Ang mga bateryang lithium-ion ay pangunahing nahaharap sa dalawang uri ng hindi pagkakatugma: ang hindi pagkakatugma ng pag-charge at ang hindi pagkakatugma ng kapasidad. Nangyayari ang hindi pagkakatugma ng pag-charge kapag ang mga selula na may parehong kapasidad ay unti-unting nagkakaiba sa karga. Nangyayari ang hindi pagkakatugma ng kapasidad kapag ang mga selula na may iba't ibang paunang kapasidad ay ginagamit nang magkasama. Bagama't ang mga selula ay karaniwang magkatugma kung ang mga ito ay ginawa nang halos parehong oras na may magkatulad na proseso ng pagmamanupaktura, ang mga hindi pagkakatugma ay maaaring lumitaw mula sa mga selula na may hindi kilalang pinagmulan o makabuluhang pagkakaiba sa pagmamanupaktura.
Aktibong Pagbabalanse vs. Passive Balancing
1. Layunin
Ang mga battery pack ay binubuo ng maraming series-connected cells, na malamang na hindi magkapareho. Tinitiyak ng pagbabalanse na ang mga paglihis ng boltahe ng cell ay pinapanatili sa loob ng inaasahang saklaw, pinapanatili ang pangkalahatang usability at controlability, sa gayon ay pinipigilan ang pinsala at pinapahaba ang buhay ng baterya.
2. Paghahambing ng Disenyo
- Passive Balancing: Karaniwang naglalabas ng mas matataas na boltahe na mga cell gamit ang mga resistor, na nagko-convert ng sobrang enerhiya sa init. Pinapatagal ng pamamaraang ito ang oras ng pag-charge para sa ibang mga cell ngunit may mas mababang kahusayan.
- Aktibong Pagbabalanse: Isang masalimuot na pamamaraan na muling namamahagi ng karga sa loob ng mga selula habang nagcha-charge at naglalabas ng baterya, na binabawasan ang oras ng pag-charge at pinapahaba ang tagal ng pagdiskarga. Karaniwan itong gumagamit ng mga estratehiya sa pagbabalanse sa ilalim habang naglalabas ng baterya at mga estratehiya sa pagbabalanse sa itaas habang nagcha-charge.
- Paghahambing ng mga Kalamangan at Kahinaan: Ang passive balancing ay mas simple at mas mura ngunit hindi gaanong episyente, dahil nasasayang nito ang enerhiya bilang init at may mas mabagal na epekto sa pagbabalanse. Mas episyente ang aktibong pagbabalanse, na naglilipat ng enerhiya sa pagitan ng mga selula, na nagpapabuti sa pangkalahatang kahusayan sa paggamit at mas mabilis na nakakamit ng balanse. Gayunpaman, kinasasangkutan ito ng mga kumplikadong istruktura at mas mataas na gastos, na may mga hamon sa pagsasama ng mga sistemang ito sa mga nakalaang IC.
Konklusyon
Ang konsepto ng BMS ay unang binuo sa ibang bansa, kung saan ang mga unang disenyo ng IC ay nakatuon sa pagtukoy ng boltahe at temperatura. Ang konsepto ng pagbabalanse ay ipinakilala kalaunan, gamit ang mga pamamaraan ng resistive discharge na isinama sa mga IC. Ang pamamaraang ito ay laganap na ngayon, kung saan ang mga kumpanyang tulad ng TI, MAXIM, at LINEAR ay gumagawa ng mga naturang chip, ang ilan ay nagsasama ng mga switch driver sa mga chip.
Mula sa mga prinsipyo at diagram ng passive balancing, kung ang isang battery pack ay inihahambing sa isang bariles, ang mga cell ay parang mga stave. Ang mga cell na may mas mataas na enerhiya ay mahahabang tabla, at ang mga may mas mababang enerhiya ay maiikling tabla. Ang passive balancing ay "nagpapaikli" lamang sa mahahabang tabla, na nagreresulta sa nasasayang na enerhiya at mga kawalan ng kahusayan. Ang pamamaraang ito ay may mga limitasyon, kabilang ang malaking pagkawala ng init at mabagal na epekto ng pagbabalanse sa mga malalaking capacity pack.
Sa kabilang banda, ang aktibong pagbabalanse ay "pumupuno sa maiikling tabla," na naglilipat ng enerhiya mula sa mga selulang may mas mataas na enerhiya patungo sa mga selulang may mas mababang enerhiya, na nagreresulta sa mas mataas na kahusayan at mas mabilis na pagkamit ng balanse. Gayunpaman, nagdudulot ito ng mga isyu sa pagiging kumplikado at gastos, na may mga hamon sa pagdidisenyo ng mga switch matrice at pagkontrol sa mga drive.
Dahil sa mga kompromiso, ang passive balancing ay maaaring angkop para sa mga selula na may mahusay na consistency, habang ang active balancing ay mas mainam para sa mga selula na may mas malaking pagkakaiba.
Oras ng pag-post: Agosto-27-2024
