Литий батареялары техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін қозғалтқыштар сияқты;BMSтеңгерім функциясынсыз тек деректер жинаушы болып табылады және басқару жүйесі деп санауға болмайды. Белсенді және пассивті теңгерім батарея блогындағы сәйкессіздіктерді жоюға бағытталған, бірақ оларды іске асыру принциптері түбегейлі ерекшеленеді.
Түсінікті болу үшін, бұл мақалада BMS алгоритмдері арқылы басталған теңдестіру белсенді теңдестіру ретінде анықталады, ал энергияны тарату үшін резисторларды пайдаланатын теңдестіру пассивті теңдестіру деп аталады. Белсенді теңдестіру энергияны беруді қамтиды, ал пассивті теңдестіру энергияны таратуды қамтиды.
Батарея блогын жобалаудың негізгі принциптері
- Бірінші ұяшық толық зарядталған кезде зарядтау тоқтауы керек.
- Бірінші ұяшық таусылған кезде разрядтау аяқталуы керек.
- Әлсіз жасушалар күшті жасушаларға қарағанда тезірек қартаяды.
- - ең әлсіз заряды бар ұяшық батарея жинағын шектейді'пайдалануға болатын сыйымдылық (ең әлсіз буын).
- Батарея блогындағы жүйе температурасының градиенті орташа температура жоғары болған кезде жұмыс істейтін элементтерді әлсіретеді.
- Теңгерімсіз, ең әлсіз және ең күшті ұяшықтар арасындағы кернеу айырмашылығы әрбір зарядтау және разрядтау циклімен артады. Ақырында, бір ұяшық максималды кернеуге жақындайды, ал екіншісі минималды кернеуге жақындайды, бұл батареяның зарядтау және разрядтау мүмкіндіктеріне кедергі келтіреді.
Ұяшықтардың уақыт өте келе сәйкес келмеуіне және орнатудан бастап температура жағдайларының өзгеруіне байланысты ұяшықтарды теңестіру өте маңызды.
Литий-ионды батареялар негізінен екі түрлі сәйкессіздікке тап болады: зарядтау сәйкессіздігі және сыйымдылық сәйкессіздігі. Зарядтау сәйкессіздігі бірдей сыйымдылықтағы элементтердің заряды біртіндеп өзгерген кезде пайда болады. Сыйымдылық сәйкессіздігі бастапқы сыйымдылықтары әртүрлі элементтер бірге пайдаланылған кезде пайда болады. Егер элементтер ұқсас өндірістік процестермен бір уақытта шығарылса, әдетте жақсы сәйкес келеді, бірақ белгісіз көздері бар немесе өндірістік айырмашылықтары айтарлықтай элементтерден сәйкессіздіктер туындауы мүмкін.
Белсенді теңгерім және пассивті теңгерім
1. Мақсат
Батарея блоктары бірдей болуы екіталай көптеген тізбектей қосылған ұяшықтардан тұрады. Теңгеру ұяшық кернеуінің ауытқуларының күтілетін диапазонда сақталуын, жалпы пайдалану ыңғайлылығы мен басқарылуын қамтамасыз етеді, осылайша зақымданудың алдын алады және батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.
2. Дизайнды салыстыру
- Пассивті теңгерім: Әдетте резисторларды пайдаланып жоғары кернеулі элементтерді разрядтайды, артық энергияны жылуға айналдырады. Бұл әдіс басқа элементтердің зарядтау уақытын ұзартады, бірақ тиімділігі төмен.
- Белсенді теңгерім: зарядтау және разрядтау циклдері кезінде ұяшықтар ішіндегі зарядты қайта бөлетін, зарядтау уақытын қысқартатын және разрядтау ұзақтығын ұзартатын күрделі әдіс. Әдетте, разрядтау кезінде төменгі теңгерім стратегияларын және зарядтау кезінде жоғарғы теңгерім стратегияларын қолданады.
- Артықшылықтары мен кемшіліктерін салыстыру: Пассивті теңгерім қарапайым және арзан, бірақ тиімділігі төмен, себебі ол энергияны жылу ретінде ысырап етеді және теңгерім әсерінің баяулауына әкеледі. Белсенді теңгерім тиімдірек, жасушалар арасында энергияны тасымалдау, бұл жалпы пайдалану тиімділігін арттырады және тепе-теңдікке тезірек қол жеткізеді. Дегенмен, бұл күрделі құрылымдар мен жоғары шығындарды қамтиды, бұл жүйелерді арнайы интегралдық схемаларға біріктіруде қиындықтар туындайды.
Қорытынды
BMS тұжырымдамасы бастапқыда шетелде жасалды, алғашқы интегралдық микросхемалардың жобалары кернеу мен температураны анықтауға бағытталған. Кейінірек теңгерім тұжырымдамасы енгізілді, бастапқыда интегралдық микросхемаларға интеграцияланған резистивті разряд әдістері қолданылды. Бұл тәсіл қазір кең таралған, TI, MAXIM және LINEAR сияқты компаниялар осындай чиптерді шығарады, кейбіреулері коммутатор драйверлерін чиптерге біріктіреді.
Пассивті теңгерім принциптері мен диаграммаларынан, егер батарея блогын цилиндрмен салыстырсақ, элементтер шыбық тәрізді болады. Энергиясы жоғары элементтер ұзын тақтайшалар, ал энергиясы төмен элементтер қысқа тақтайшалар болып табылады. Пассивті теңгерім тек ұзын тақтайшаларды «қысқартады», бұл энергияның ысырап болуына және тиімсіздікке әкеледі. Бұл әдістің шектеулері бар, соның ішінде үлкен сыйымдылықтағы батареяларда жылудың айтарлықтай таралуы және баяу теңгерім әсерлері бар.
Керісінше, белсенді теңгерім «қысқа тақтайшаларды толтырады», энергияны жоғары энергиялы ұяшықтардан төмен энергиялы ұяшықтарға ауыстырады, нәтижесінде тиімділік жоғарылайды және тепе-теңдікке тезірек қол жеткізіледі. Дегенмен, бұл күрделілік пен шығын мәселелерін тудырады, қосқыш матрицаларын жобалауда және жетектерді басқаруда қиындықтар тудырады.
Ынтымақтастықты ескере отырып, пассивті теңгерім жақсы консистенциясы бар жасушалар үшін қолайлы болуы мүмкін, ал белсенді теңгерім үлкен айырмашылықтары бар жасушалар үшін қолайлы.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 27 тамыз
