Bộ pin lithium giống như động cơ thiếu bảo trì; MộtBMSNếu không có chức năng cân bằng chỉ là một trình thu thập dữ liệu và không thể được coi là một hệ thống quản lý. Cả cân bằng tích cực và thụ động đều nhằm mục đích loại bỏ sự không nhất quán trong bộ pin, nhưng các nguyên tắc thực hiện của họ về cơ bản là khác nhau.
Để rõ ràng, bài viết này định nghĩa sự cân bằng do BMS khởi xướng thông qua các thuật toán là cân bằng tích cực, trong khi cân bằng sử dụng điện trở để tiêu tan năng lượng được gọi là cân bằng thụ động. Cân bằng tích cực liên quan đến truyền năng lượng, trong khi cân bằng thụ động liên quan đến sự tiêu tán năng lượng.
Nguyên tắc thiết kế bộ pin cơ bản
- Sạc phải dừng khi di động đầu tiên được sạc đầy.
- Xả phải kết thúc khi tế bào đầu tiên bị cạn kiệt.
- Các tế bào yếu hơn tuổi nhanh hơn các tế bào mạnh hơn.
- -Có di động với mức sạc yếu nhất cuối cùng sẽ hạn chế bộ pin'S Công suất có thể sử dụng (liên kết yếu nhất).
- Độ dốc nhiệt độ hệ thống trong bộ pin làm cho các tế bào hoạt động ở nhiệt độ trung bình cao hơn yếu hơn.
- Không cân bằng, chênh lệch điện áp giữa các tế bào yếu nhất và mạnh nhất tăng theo từng điện tích và chu kỳ phóng điện. Cuối cùng, một tế bào sẽ tiếp cận điện áp tối đa trong khi một tế bào khác gần điện áp tối thiểu, cản trở khả năng điện tích và khả năng xả của gói.
Do sự không phù hợp của các tế bào theo thời gian và các điều kiện nhiệt độ khác nhau từ việc lắp đặt, cân bằng tế bào là rất cần thiết.
Pin lithium-ion chủ yếu phải đối mặt với hai loại không khớp: sạc không khớp và không phù hợp về công suất. Sạc không khớp xảy ra khi các tế bào có cùng công suất khác nhau về mặt phụ trách. Sự không phù hợp về công suất xảy ra khi các tế bào có khả năng ban đầu khác nhau được sử dụng cùng nhau. Mặc dù các tế bào thường được phù hợp nếu chúng được sản xuất cùng một lúc với các quy trình sản xuất tương tự, nhưng sự không phù hợp có thể phát sinh từ các tế bào có nguồn không xác định hoặc sự khác biệt sản xuất đáng kể.
Cân bằng tích cực so với cân bằng thụ động
1. Mục đích
Bộ pin bao gồm nhiều ô được kết nối loạt, không có khả năng giống hệt nhau. Cân bằng đảm bảo rằng độ lệch điện áp của tế bào được giữ trong phạm vi dự kiến, duy trì khả năng sử dụng và khả năng kiểm soát tổng thể, do đó ngăn ngừa thiệt hại và kéo dài thời lượng pin.
2. So sánh thiết kế
- Cân bằng thụ động: Thông thường thải ra các tế bào điện áp cao hơn bằng cách sử dụng điện trở, chuyển đổi năng lượng dư thừa thành nhiệt. Phương pháp này kéo dài thời gian sạc cho các ô khác nhưng có hiệu quả thấp hơn.
- Cân bằng tích cực: Một kỹ thuật phức tạp phân phối lại điện tích trong các tế bào trong các chu kỳ điện tích và xả, giảm thời gian sạc và kéo dài thời gian xả. Nó thường sử dụng các chiến lược cân bằng đáy trong các chiến lược xả và cân bằng hàng đầu trong quá trình sạc.
- So sánh ưu và nhược điểm: Cân bằng thụ động đơn giản và rẻ hơn nhưng kém hiệu quả hơn, vì nó lãng phí năng lượng như nhiệt và có hiệu ứng cân bằng chậm hơn. Cân bằng tích cực là hiệu quả hơn, chuyển năng lượng giữa các tế bào, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng tổng thể và đạt được sự cân bằng nhanh hơn. Tuy nhiên, nó liên quan đến các cấu trúc phức tạp và chi phí cao hơn, với những thách thức trong việc tích hợp các hệ thống này vào các IC chuyên dụng.
Phần kết luận
Khái niệm về BMS ban đầu được phát triển ở nước ngoài, với các thiết kế IC sớm tập trung vào phát hiện điện áp và nhiệt độ. Khái niệm cân bằng sau đó đã được giới thiệu, ban đầu sử dụng các phương pháp phóng điện kháng được tích hợp vào ICS. Cách tiếp cận này hiện đang phổ biến, với các công ty như TI, Maxim và tuyến tính sản xuất các chip như vậy, một số trình điều khiển chuyển đổi tích hợp vào chip.
Từ các nguyên tắc và sơ đồ cân bằng thụ động, nếu một bộ pin được so sánh với một thùng, các tế bào giống như các staves. Các tế bào có năng lượng cao hơn là các tấm ván dài và những tấm có năng lượng thấp hơn là những tấm ván ngắn. Cân bằng thụ động chỉ "rút ngắn" các tấm ván dài, dẫn đến năng lượng lãng phí và sự thiếu hiệu quả. Phương pháp này có những hạn chế, bao gồm sự phân tán nhiệt đáng kể và hiệu ứng cân bằng chậm trong các gói công suất lớn.
Ngược lại, sự cân bằng tích cực, "lấp đầy các tấm ván ngắn", chuyển năng lượng từ các tế bào năng lượng cao hơn sang các tế bào năng lượng thấp hơn, dẫn đến hiệu quả cao hơn và đạt được sự cân bằng nhanh hơn. Tuy nhiên, nó giới thiệu các vấn đề phức tạp và chi phí, với những thách thức trong việc thiết kế ma trận chuyển đổi và điều khiển ổ đĩa.
Với sự đánh đổi, cân bằng thụ động có thể phù hợp với các tế bào có tính nhất quán tốt, trong khi cân bằng chủ động là thích hợp hơn đối với các tế bào có sự khác biệt lớn hơn.
Thời gian đăng: Tháng 8-27-2024
