Литий батареяларының жинақтары техникалық қызмет көрсетілмейтін қозғалтқыштар сияқты; аBMSтеңгерімсіз функция тек деректерді жинаушы болып табылады және оны басқару жүйесі деп санауға болмайды. Белсенді де, пассивті тепе-теңдік батареялар жинағындағы сәйкессіздіктерді жоюға бағытталған, бірақ оларды іске асыру принциптері түбегейлі ерекшеленеді.
Түсінікті болу үшін, бұл мақалада алгоритмдер арқылы BMS бастаған теңгерімдеуді белсенді теңдестіру ретінде анықтайды, ал энергияны тарату үшін резисторларды пайдаланатын теңгерімдеуді пассивті теңгеру деп атайды. Белсенді теңгерімдеу энергияны тасымалдауды қамтиды, ал пассивті теңгерімдеу энергияның таралуын қамтиды.
Батарея жинағын жобалаудың негізгі принциптері
- Бірінші ұяшық толығымен зарядталғанда зарядтау тоқтатылуы керек.
- Зарядтау бірінші ұяшық таусылғанда аяқталуы керек.
- Әлсіз жасушалар күшті жасушаларға қарағанда тезірек қартаяды.
- - заряды ең әлсіз ұяшық ақыр соңында батарея жинағын шектейді'пайдалану мүмкіндігі (ең әлсіз буын).
- Батарея жинағындағы жүйе температурасының градиенті жоғары орташа температурада жұмыс істейтін ұяшықтарды әлсіз етеді.
- Теңгерімсіз, ең әлсіз және күшті ұяшықтар арасындағы кернеу айырмашылығы әрбір зарядтау және разряд циклімен артады. Ақырында, бір ұяшық максималды кернеуге жақындайды, ал екіншісі ең төменгі кернеуге жақындайды, бұл пакеттің зарядтау және разряд мүмкіндіктеріне кедергі жасайды.
Уақыт өте келе ұяшықтардың сәйкес келмеуі және орнату кезіндегі әртүрлі температура жағдайларына байланысты ұяшықтарды теңестіру маңызды.
Литий-ионды батареялар, ең алдымен, екі түрлі сәйкессіздікке тап болады: зарядтау сәйкессіздігі және сыйымдылық сәйкес келмеуі. Зарядтау сәйкессіздігі бірдей сыйымдылықтағы ұяшықтар зарядта бірте-бірте әр түрлі болған кезде пайда болады. Сыйымдылықтың сәйкессіздігі әртүрлі бастапқы сыйымдылықтары бар ұяшықтарды бірге пайдаланған кезде орын алады. Ұқсас өндіріс процестерімен бір уақытта өндірілсе, ұяшықтар әдетте жақсы сәйкестендірілсе де, сәйкессіздіктер белгісіз көздері немесе елеулі өндірістік айырмашылықтары бар ұяшықтардан туындауы мүмкін.
Белсенді теңгерімдеу және пассивті теңгерімдеу
1. Мақсат
Батарея жинақтары бірдей болуы екіталай сериялы қосылған көптеген ұяшықтардан тұрады. Теңдестіру ұяшық кернеуінің ауытқуларының күтілетін диапазондарда сақталуын қамтамасыз етеді, жалпы пайдалану және басқару мүмкіндігін сақтайды, осылайша зақымдануды болдырмайды және батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.
2. Дизайнды салыстыру
- Пассивті теңгерімдеу: әдетте артық энергияны жылуға түрлендіретін резисторлар арқылы жоғары кернеулі ұяшықтарды разрядтайды. Бұл әдіс басқа ұяшықтардың зарядтау уақытын ұзартады, бірақ тиімділігі төмен.
- Белсенді теңдестіру: зарядтау және разряд циклдері кезінде ұяшықтардағы зарядты қайта бөлетін, зарядтау уақытын қысқартатын және разряд ұзақтығын ұзартатын күрделі әдіс. Ол әдетте зарядтау кезінде төменгі теңдестіру стратегияларын және зарядтау кезінде үстіңгі теңдестіру стратегияларын қолданады.
- Артықшылықтары мен кемшіліктерін салыстыру: Пассивті теңдестіру қарапайым және арзанырақ, бірақ тиімділігі төмен, өйткені ол энергияны жылу ретінде ысырап етеді және баяу теңестіру әсерін береді. Белсенді теңгерім ұяшықтар арасында энергияны тасымалдайтын тиімдірек, бұл жалпы пайдалану тиімділігін арттырады және тепе-теңдікке тезірек жетеді. Дегенмен, ол күрделі құрылымдарды және жоғары шығындарды қамтиды, бұл жүйелерді арнайы IC-ге біріктіру қиындықтары бар.
Қорытынды
BMS тұжырымдамасы бастапқыда кернеу мен температураны анықтауға бағытталған IC конструкцияларымен шетелде әзірленді. Теңестіру тұжырымдамасы кейінірек енгізілді, бастапқыда ИК-ге біріктірілген резистивті разряд әдістері қолданылады. Бұл тәсіл қазір кең таралған, TI, MAXIM және LINEAR сияқты компаниялар осындай чиптерді шығарады, кейбіреулері коммутатор драйверлерін чиптерге біріктіреді.
Пассивті теңдестіру принциптері мен диаграммаларынан, егер аккумулятор жинағы баррельмен салыстырылса, ұяшықтар тіректерге ұқсайды. Энергиясы жоғары жасушалар ұзын тақталар, ал энергиясы аз жасушалар қысқа тақталар. Пассивті теңдестіру тек ұзын тақтайшаларды «қысқартады», нәтижесінде энергия мен тиімсіздік пайда болады. Бұл әдістің шектеулері бар, соның ішінде айтарлықтай жылуды тарату және үлкен сыйымдылық пакеттерінде баяу теңестіру әсерлері.
Белсенді теңдестіру, керісінше, «қысқа тақтайшаларды толтырады», энергияны жоғары энергиясы бар жасушалардан төмен энергияға ауыстырады, нәтижесінде тиімділік жоғарылайды және тепе-теңдікке тез жетеді. Дегенмен, ол коммутатор матрицаларын жобалау және дискілерді басқару қиындықтарымен күрделілік пен шығын мәселелерін енгізеді.
Сәйкестіктерді ескере отырып, пассивті теңестіру жақсы консистенциясы бар ұяшықтар үшін қолайлы болуы мүмкін, ал белсенді теңдестіру үлкен айырмашылықтары бар ұяшықтар үшін қолайлы.
Жіберу уақыты: 27 тамыз 2024 ж
