Litiumbatteripaket är som motorer som saknar underhåll; enBmsUtan en balansfunktion är bara en datainsamlare och kan inte betraktas som ett ledningssystem. Både aktiv och passiv balansering syftar till att eliminera inkonsekvenser inom ett batteripaket, men deras implementeringsprinciper är i grunden olika.
För tydligheten definierar denna artikel balansering som initieras av BMS genom algoritmer som aktiv balansering, medan balansering som använder motstånd för att sprida energi benämns passiv balansering. Aktiv balansering involverar energiöverföring, medan passiv balansering involverar energispridning.
Grundläggande batteripaketdesignprinciper
- Laddning måste stoppa när den första cellen är fulladdad.
- Utsläpp måste upphöra när den första cellen tappas.
- Svagare celler åldras snabbare än starkare celler.
- -Han cell med den svagaste laddningen kommer i slutändan att begränsa batteripaketet's användbar kapacitet (den svagaste länken).
- Systemtemperaturgradienten i batteripaketet gör celler som arbetar vid högre medeltemperaturer svagare.
- Utan balansering ökar spänningsskillnaden mellan de svagaste och starkaste cellerna med varje laddning och urladdningscykel. Så småningom kommer en cell att närma sig maximal spänning medan en annan närmar sig minsta spänning, vilket hindrar förpackningens laddnings- och urladdningsfunktioner.
På grund av felanpassningen av celler över tid och varierande temperaturförhållanden från installationen är cellbalansering väsentlig.
Litiumjonbatterier möter främst två typer av felanpassning: laddning av missanpassning och kapacitetsmatchning. Laddning av missanpassning inträffar när celler med samma kapacitet gradvis skiljer sig åt. Kapacitetsmatchning inträffar när celler med olika initiala kapaciteter används tillsammans. Även om celler i allmänhet är väl matchade om de produceras ungefär samtidigt med liknande tillverkningsprocesser, kan missanpassningar uppstå från celler med okända källor eller betydande tillverkningsskillnader.
Aktiv balans mot passiv balansering
1. Syfte
Batteripaket består av många serieanslutna celler, som troligtvis inte är identiska. Balansering säkerställer att cellspänningsavvikelser hålls inom förväntade intervall, bibehåller total användbarhet och styrbarhet, vilket förhindrar skador och förlänger batteritiden.
2. Designjämförelse
- Passiv balansering: släpper vanligtvis högre spänningsceller med hjälp av motstånd, omvandlar överskott av energi till värme. Denna metod förlänger laddningstiden för andra celler men har lägre effektivitet.
- Aktiv balansering: En komplex teknik som omfördelar laddning inom celler under laddnings- och urladdningscykler, minskar laddningstiden och förlängde urladdningens varaktighet. Det använder i allmänhet bottenbalansstrategier under urladdning och toppbalansstrategier under laddning.
- Fördelar och nackdelar: Passiv balansering är enklare och billigare men mindre effektiv, eftersom det slösar energi som värme och har långsammare balanseringseffekter. Aktiv balansering är effektivare och överför energi mellan celler, vilket förbättrar den totala användningseffektiviteten och uppnår balans snabbare. Det involverar emellertid komplexa strukturer och högre kostnader, med utmaningar när det gäller att integrera dessa system i dedikerade IC: er.
Slutsats
Begreppet BMS utvecklades ursprungligen utomlands, med tidiga IC -konstruktioner med fokus på spänning och temperaturdetektering. Begreppet balansering introducerades senare och använde initialt resistiva urladdningsmetoder integrerade i IC: er. Detta tillvägagångssätt är nu utbrett, med företag som TI, Maxim och Linear som producerar sådana chips, några integrerande switchdrivrutiner i chips.
Från de passiva balansprinciperna och diagrammen, om ett batteripaket jämförs med ett fat, är cellerna som stavarna. Celler med högre energi är långa plankor, och de med lägre energi är korta plankor. Passiv balansering "förkortar" de långa plankorna, vilket resulterar i bortkastad energi och ineffektivitet. Denna metod har begränsningar, inklusive betydande värmeavledning och långsamma balanseringseffekter i stora kapacitetspaket.
Aktiv balansering, däremot, "fyller i de korta plankorna", överför energi från högre energiceller till lägre energi, vilket resulterar i högre effektivitet och snabbare balans. Det introducerar emellertid komplexitets- och kostnadsfrågor, med utmaningar när det gäller att utforma switchmatriser och kontrollera enheter.
Med tanke på avvägningarna kan passiv balansering vara lämplig för celler med god konsistens, medan aktiv balansering är att föredra för celler med större avvikelser.
Inläggstid: aug-27-2024
