I pacchetti di batterie al litio sono come motori che mancano di manutenzione; UNBMSSenza una funzione di bilanciamento è semplicemente un collezionista di dati e non può essere considerato un sistema di gestione. Il bilanciamento attivo e passivo mira a eliminare le incoerenze all'interno di un pacco batteria, ma i loro principi di attuazione sono fondamentalmente diversi.
Per chiarezza, questo articolo definisce il bilanciamento avviato dal BMS attraverso gli algoritmi come bilanciamento attivo, mentre il bilanciamento che utilizza resistori per dissipare l'energia viene definito bilanciamento passivo. Il bilanciamento attivo prevede il trasferimento di energia, mentre il bilanciamento passivo prevede la dissipazione dell'energia.
Principi di progettazione del pacco batteria di base
- La ricarica deve fermarsi quando la prima cella è completamente carica.
- Lo scarico deve terminare quando la prima cella viene esaurita.
- Le cellule più deboli invecchiano più velocemente delle cellule più forti.
- -He la cella con la carica più debole alla fine limiterà il pacco batteria'capacità utilizzabile (il collegamento più debole).
- Il gradiente di temperatura del sistema all'interno del pacco batteria rende più deboli le celle a temperature medie più elevate.
- Senza bilanciamento, la differenza di tensione tra le cellule più deboli e più forti aumenta con ciascuna carica e ciclo di scarico. Alla fine, una cella si avvicinerà alla massima tensione mentre un'altra si avvicina alla tensione minima, impedendo le capacità di carica e scarica del pacchetto.
A causa della mancata corrispondenza delle cellule nel tempo e delle diverse condizioni di temperatura dall'installazione, il bilanciamento delle cellule è essenziale.
Le batterie agli ioni di litio affrontano principalmente due tipi di mancata corrispondenza: mancata corrispondenza e mancata corrispondenza della capacità. La mancata corrispondenza di carica si verifica quando le cellule della stessa capacità differiscono gradualmente nella carica. La mancata corrispondenza della capacità si verifica quando le cellule con diverse capacità iniziali vengono utilizzate insieme. Sebbene le cellule siano generalmente ben abbinate se vengono prodotte nello stesso periodo con processi di produzione simili, i disallineamenti possono derivare da cellule con fonti sconosciute o differenze di produzione significative.
Bilanciamento attivo rispetto al bilanciamento passivo
1. Scopo
I pacchi batteria sono costituiti da molte celle collegate in serie, che è improbabile che siano identiche. Il bilanciamento garantisce che le deviazioni della tensione cellulare siano mantenute all'interno di intervalli previsti, mantenendo l'usabilità complessiva e la controllabilità, impedendo così danni ed estendendo la durata della batteria.
2. Confronto del design
- Bilanciamento passivo: in genere scarica celle di tensione più elevata usando resistori, convertendo l'energia in eccesso in calore. Questo metodo estende il tempo di ricarica per altre celle ma ha una minore efficienza.
- Bilanciamento attivo: una tecnica complessa che ridistribuisce la carica all'interno delle cellule durante i cicli di carica e scarica, riducendo il tempo di ricarica e estendendo la durata della scarica. In genere impiega strategie di bilanciamento del fondo durante le strategie di scarico e di bilanciamento delle migliori durante la ricarica.
- Confronto Pro e Conta: Il bilanciamento passivo è più semplice ed economico ma meno efficiente, poiché spreca energia come calore e ha effetti di bilanciamento più lenti. Il bilanciamento attivo è più efficiente, il trasferimento di energia tra le cellule, il che migliora l'efficienza complessiva dell'utilizzo e raggiunge l'equilibrio più rapidamente. Tuttavia, comporta strutture complesse e costi più elevati, con sfide nell'integrazione di questi sistemi in IC dedicati.
Conclusione
Il concetto di BMS è stato inizialmente sviluppato all'estero, con i primi progetti IC incentrati sulla tensione e sul rilevamento della temperatura. Il concetto di bilanciamento è stato successivamente introdotto, inizialmente utilizzando metodi di scarico resistivi integrati in ICS. Questo approccio è ora diffuso, con aziende come TI, Maxim e Linear che producono tali chip, alcuni driver di interruttore integrati nei chip.
Dai principi e diagrammi di bilanciamento passivi, se un pacco batteria viene confrontato con un barile, le celle sono come le doghe. Le cellule con energia più elevata sono assi lunghe e quelle con energia più bassa sono assi corte. Bilanciamento passivo solo "accorcia" le assi lunghe, con conseguente energia sprecata e inefficienze. Questo metodo presenta limitazioni, tra cui una significativa dissipazione del calore e effetti di bilanciamento lento nei pacchetti di grande capacità.
Il bilanciamento attivo, al contrario, "riempie le assi corte", trasferendo l'energia da cellule ad alta energia a quelle a bassa energia, con conseguente maggiore efficienza e un raggiungimento di equilibrio più rapido. Tuttavia, introduce problemi di complessità e costi, con sfide nella progettazione di matrici di switch e controllando le unità.
Dati i compromessi, il bilanciamento passivo può essere adatto alle cellule con buona consistenza, mentre il bilanciamento attivo è preferibile per le cellule con maggiori discrepanze.
Tempo post: agosto-27-2024
