Liitiumakud on nagu mootorid, millel puudub hooldus; aBMSilma tasakaalustamisfunktsioonita on pelgalt andmete koguja ja seda ei saa pidada juhtimissüsteemiks. Nii aktiivse kui ka passiivse tasakaalustamise eesmärk on kõrvaldada akupakendis esinevad ebakõlad, kuid nende rakendamise põhimõtted on põhimõtteliselt erinevad.
Selguse huvides määratleb see artikkel BMS-i poolt algoritmide kaudu algatatud tasakaalustamise kui aktiivset tasakaalustamist, samas kui tasakaalustamist, mis kasutab energia hajutamiseks takisteid, nimetatakse passiivseks tasakaalustamiseks. Aktiivne tasakaalustamine hõlmab energia ülekandmist, passiivne tasakaalustamine aga energia hajumist.
Akukomplekti disaini põhiprintsiibid
- Laadimine peab lõppema, kui esimene element on täielikult laetud.
- Tühjenemine peab lõppema, kui esimene rakk on tühjenenud.
- Nõrgemad rakud vananevad kiiremini kui tugevamad.
- - kõige nõrgema laenguga element piirab lõpuks akut's kasutatav võimsus (nõrgem lüli).
- Süsteemi temperatuurigradient akupakis muudab kõrgematel keskmistel temperatuuridel töötavad elemendid nõrgemaks.
- Ilma tasakaalustamiseta suureneb pinge erinevus kõige nõrgemate ja tugevaimate elementide vahel iga laadimis- ja tühjendustsükliga. Lõpuks läheneb üks element maksimaalsele pingele, samas kui teine läheb minimaalsele pingele, mis takistab paketi laadimis- ja tühjendusvõimet.
Kuna elemendid ei sobi aja jooksul ja temperatuuritingimused on paigaldamisest alates erinevad, on elementide tasakaalustamine hädavajalik.
Liitium-ioonakudel esineb peamiselt kahte tüüpi mittevastavust: laadimise mittevastavus ja võimsuse mittevastavus. Laadimise ebakõla tekib siis, kui sama võimsusega rakkude laengud erinevad järk-järgult. Võimsuse mittevastavus tekib siis, kui kasutatakse koos erineva algvõimsusega rakke. Kuigi rakud on üldiselt hästi sobitatud, kui neid toodetakse umbes samal ajal sarnaste tootmisprotsessidega, võivad ebakõlad tekkida tundmatute allikatega rakkude või oluliste tootmiserinevuste tõttu.
Aktiivne tasakaalustamine vs passiivne tasakaalustamine
1. Eesmärk
Akud koosnevad paljudest järjestikku ühendatud elementidest, mis ei ole tõenäoliselt identsed. Tasakaalustamine tagab, et elemendi pinge hälbed hoitakse eeldatavates vahemikes, säilitades üldise kasutatavuse ja juhitavuse, vältides seeläbi kahjustusi ja pikendades aku kasutusiga.
2. Disaini võrdlus
- Passiivne tasakaalustamine: tavaliselt tühjendab kõrgema pingega elemente takistite abil, muutes liigse energia soojuseks. See meetod pikendab teiste elementide laadimisaega, kuid selle efektiivsus on madalam.
- Aktiivne tasakaalustamine: keeruline tehnika, mis jaotab laadimis- ja tühjenemistsüklite ajal laengu rakkudes ümber, lühendades laadimisaega ja pikendades tühjenemise kestust. Tavaliselt kasutab see tühjendamise ajal alumist ja laadimise ajal ülemist tasakaalustamise strateegiat.
- Plusside ja miinuste võrdlus: Passiivne tasakaalustamine on lihtsam ja odavam, kuid vähem efektiivne, kuna see raiskab energiat soojusena ja omab aeglasemat tasakaalustavat toimet. Aktiivne tasakaalustamine on tõhusam, kandes energiat rakkude vahel üle, mis parandab üldist kasutusefektiivsust ja saavutab kiiremini tasakaalu. See hõlmab aga keerulisi struktuure ja kõrgemaid kulusid ning probleeme on nende süsteemide integreerimisel spetsiaalsetesse IC-desse.
Järeldus
BMSi kontseptsioon töötati algselt välja välismaal, varased IC-disainid keskendusid pinge ja temperatuuri tuvastamisele. Hiljem võeti kasutusele tasakaalustamise kontseptsioon, kasutades algselt IC-desse integreeritud takistuslikke tühjendusmeetodeid. See lähenemine on nüüdseks laialt levinud, kuna selliseid kiipe toodavad sellised ettevõtted nagu TI, MAXIM ja LINEAR, mõned integreerivad kiipidega lüliti draiverid.
Passiivse tasakaalustamise põhimõtete ja diagrammide põhjal võib öelda, et kui akut võrrelda tünniga, on elemendid nagu pulgad. Suurema energiaga rakud on pikad plangud ja madalama energiaga rakud on lühikesed plangud. Passiivne tasakaalustamine ainult "lühendab" pikki plaate, mille tulemuseks on energia raiskamine ja ebatõhusus. Sellel meetodil on piirangud, sealhulgas märkimisväärne soojuse hajumine ja aeglane tasakaalustamine suure mahutavusega pakendites.
Aktiivne tasakaalustamine seevastu "täidab lühikesed plangud", kandes energiat kõrgema energiaga rakkudest madalama energiaga rakkudesse, mille tulemuseks on suurem tõhusus ja kiirem tasakaalu saavutamine. Siiski toob see kaasa keerukuse ja kuluprobleemid ning väljakutsed lülitimaatriksite kujundamisel ja draivide juhtimisel.
Arvestades kompromisse, võib passiivne tasakaalustamine sobida hea konsistentsiga rakkude jaoks, samas kui aktiivne tasakaalustamine on eelistatav suuremate lahknevustega rakkude jaoks.
Postitusaeg: 27. august 2024
