Els paquets de bateries de liti són com motors que no tenen manteniment; unaBMSSense una funció d’equilibri no és més que un col·leccionista de dades i no es pot considerar un sistema de gestió. Tant el balanç actiu com el passiu tenen com a objectiu eliminar les inconsistències dins d’un paquet de bateries, però els seus principis d’implementació són fonamentalment diferents.
Per a la claredat, aquest article defineix l'equilibri iniciat pel BMS mitjançant algoritmes com a equilibri actiu, mentre que l'equilibri que utilitza resistències per dissipar l'energia s'anomena equilibri passiu. L’equilibri actiu implica la transferència d’energia, mentre que l’equilibri passiu implica la dissipació d’energia.
Principis bàsics de disseny de paquets de bateries
- La càrrega ha d’aturar -se quan la primera cel·la es carrega completament.
- La descàrrega ha d’acabar quan s’esgota la primera cel·la.
- Les cèl·lules més febles envelleixen més ràpidament que les cèl·lules més fortes.
- -El cel amb la càrrega més feble limitarà finalment la bateria'S Capacitat utilitzable (l’enllaç més feble).
- El gradient de temperatura del sistema dins del paquet de bateries fa que les cèl·lules funcionin a temperatures mitjanes més altes.
- Sense equilibri, la diferència de tensió entre les cèl·lules més febles i les més fortes augmenta amb cada cicle de càrrega i descàrrega. Finalment, una cel·la s’acostarà a la tensió màxima mentre que una altra s’acosta a la tensió mínima, impedint les capacitats de càrrega i descàrrega del paquet.
A causa del desajust de cèl·lules al llarg del temps i de les diferents condicions de temperatura de la instal·lació, l'equilibri cel·lular és essencial.
Les bateries d’ions de liti s’enfronten principalment a dos tipus de desajustos: desajustos i desajustos de la capacitat. El desajust de càrrega es produeix quan les cèl·lules de la mateixa capacitat difereixen gradualment. El desajust de la capacitat es produeix quan s’utilitzen cèl·lules amb diferents capacitats inicials. Tot i que les cèl·lules es troben generalment ben igualades si es produeixen al mateix temps amb processos de fabricació similars, els desajustos poden sorgir de cèl·lules amb fonts desconegudes o diferències de fabricació importants.
Equilibri actiu vs equilibri passiu
1. Finalitat
Els paquets de bateries consisteixen en moltes cèl·lules connectades a la sèrie, que és poc probable que siguin idèntiques. L’equilibri garanteix que les desviacions de tensió cel·lular es mantenen dins dels intervals esperats, mantenint la usabilitat i la controlabilitat generals, evitant així danys i ampliant la durada de la bateria.
2. Comparació de disseny
- Equilibri passiu: normalment descarrega cèl·lules de tensió superior mitjançant resistències, convertint l’excés d’energia en calor. Aquest mètode amplia el temps de càrrega per a altres cèl·lules, però té una eficiència menor.
- Equilibri actiu: una tècnica complexa que redistribueix la càrrega dins de les cèl·lules durant els cicles de càrrega i descàrrega, reduint el temps de càrrega i ampliant la durada de la descàrrega. Generalment utilitza estratègies d’equilibri de fons durant les estratègies d’alta i equilibri més importants durant la càrrega.
- Comparació de pros i contres: L’equilibri passiu és més senzill i més barat però menys eficient, ja que malgasta l’energia com la calor i té efectes d’equilibri més lents. L’equilibri actiu és més eficient, transferint energia entre cèl·lules, cosa que millora l’eficiència general d’ús i aconsegueix l’equilibri més ràpidament. Tot i això, implica estructures complexes i costos més elevats, amb reptes per integrar aquests sistemes en ICS dedicades.
Conclusió
El concepte de BMS es va desenvolupar inicialment a l'estranger, i els primers dissenys IC es van centrar en la detecció de tensió i temperatura. El concepte d’equilibri es va introduir posteriorment, inicialment mitjançant mètodes de descàrrega resistents integrats a l’ICS. Aquest enfocament està ara estès, amb empreses com Ti, Maxim i Linear produint aquests xips, alguns que integren els controladors de commutació als xips.
Des dels principis i diagrames d’equilibri passiu, si es compara un paquet de bateries amb un barril, les cèl·lules són com les pistes. Les cèl·lules amb major energia són taulons llargs i les que tenen menor energia són taulons curts. L’equilibri passiu només “escurça” els llargs taulons, donant lloc a energia malgastada i ineficiències. Aquest mètode té limitacions, incloent una dissipació de calor significativa i efectes d’equilibri lent en paquets de gran capacitat.
El balanç actiu, per contra, "omple els taulons curts", transferint energia de cèl·lules d'energia superior a energia inferior, donant lloc a una major eficiència i assoliment de l'equilibri més ràpid. Tanmateix, introdueix problemes de complexitat i cost, amb reptes en el disseny de matrius de commutació i les unitats de control.
Tenint en compte les compensacions, l’equilibri passiu pot ser adequat per a cèl·lules amb bona consistència, mentre que l’equilibri actiu és preferible per a les cèl·lules amb majors discrepàncies.
Hora de publicació: 27 d'agost-2024
