Lithium rafhlöðupakkar eru eins og vélar sem skortir viðhald; aBMSán jafnvægisaðgerðar er aðeins gagnasafnari og getur ekki talist stjórnunarkerfi. Bæði virkt og óvirkt jafnvægi miðar að því að útrýma ósamræmi innan rafhlöðupakka, en framkvæmdarreglur þeirra eru í grundvallaratriðum mismunandi.
Til glöggvunar skilgreinir þessi grein jafnvægi sem BMS hefur frumkvæði að með reikniritum sem virk jafnvægi, en jafnvægi sem notar viðnám til að dreifa orku er kölluð óvirk jafnvægi. Virk jafnvægi felur í sér orkuflutning, en óvirk jafnvægi felur í sér orkuútbreiðslu.
Grunnreglur um hönnun rafhlöðupakka
- Hleðsla verður að hætta þegar fyrsta klefan er fullhlaðin.
- Afhleðslu verður að ljúka þegar fyrsta hólfið er tæmt.
- Veikari frumur eldast hraðar en sterkari frumur.
- -sala sem er með veikustu hleðsluna mun á endanum takmarka rafhlöðupakkann'nothæf getu (veikasti hlekkurinn).
- Hitastig kerfisins í rafhlöðupakkanum gerir frumur sem starfa við hærra meðalhita veikari.
- Án jafnvægis eykst spennumunurinn á veikustu og sterkustu frumunum með hverri hleðslu- og afhleðslulotu. Að lokum mun ein fruma nálgast hámarksspennu á meðan önnur nálgast lágmarksspennu, sem hindrar hleðslu- og afhleðslugetu pakkans.
Vegna misræmis frumna með tímanum og mismunandi hitaskilyrða frá uppsetningu er frumujafnvægi nauðsynleg.
Lithium-ion rafhlöður standa fyrst og fremst frammi fyrir tvenns konar misræmi: misræmi í hleðslu og misræmi í getu. Misræmi í hleðslu á sér stað þegar hleðsluhleðslur eru smám saman mismunandi í hleðslufrumum með sömu getu. Misræmi í getu á sér stað þegar frumur með mismunandi upphafsgetu eru notaðar saman. Þrátt fyrir að frumur séu almennt vel samhæfðar ef þær eru framleiddar um svipað leyti með svipuðum framleiðsluferlum, getur ósamræmi stafað af frumum með óþekkta uppruna eða verulegan framleiðslumun.
Virk jafnvægi vs óvirk jafnvægi
1. Tilgangur
Rafhlöðupakkar samanstanda af mörgum raðtengdum frumum, sem ólíklegt er að séu eins. Jafnvægi tryggir að frávikum frumuspennu sé haldið innan væntanlegra marka, viðheldur heildarnothæfi og stjórnunarhæfni og kemur þannig í veg fyrir skemmdir og lengir endingu rafhlöðunnar.
2. Hönnunarsamanburður
- Óvirk jafnvægi: Hleður venjulega hærri spennufrumur með því að nota viðnám og breytir umframorku í hita. Þessi aðferð lengir hleðslutíma fyrir aðrar frumur en hefur minni skilvirkni.
- Virk jafnvægi: Flókin tækni sem endurdreifir hleðslu innan frumna meðan á hleðslu og afhleðslu stendur, sem dregur úr hleðslutíma og lengir úthleðslutímann. Það notar yfirleitt botnjöfnunaraðferðir við losun og toppjafnvægisaðferðir meðan á hleðslu stendur.
- Kostir og gallar samanburður: Óvirk jafnvægi er einfaldara og ódýrara en óhagkvæmara þar sem það sóar orku sem hita og hefur hægari jafnvægisáhrif. Virkt jafnvægi er skilvirkara, flytur orku á milli frumna, sem bætir heildarnotkunarskilvirkni og nær jafnvægi hraðar. Hins vegar felur það í sér flókið mannvirki og hærri kostnað, með áskorunum við að samþætta þessi kerfi í sérstaka IC.
Niðurstaða
Hugmyndin um BMS var upphaflega þróuð erlendis, með snemma IC hönnun með áherslu á spennu og hitastig. Hugmyndin um jafnvægi var síðar kynnt, upphaflega með því að nota viðnámslosunaraðferðir samþættar í ICs. Þessi nálgun er nú útbreidd, þar sem fyrirtæki eins og TI, MAXIM og LINEAR framleiða slíka flís, sum samþætta rofarekla inn í flísina.
Frá óvirku jafnvægisreglunum og skýringarmyndum, ef rafhlöðupakkinn er borinn saman við tunnu, eru frumurnar eins og stöfurnar. Frumur með meiri orku eru langar plankar og þær sem hafa minni orku eru stuttar plankar. Óvirkt jafnvægi „styttir“ aðeins löngu plankana, sem veldur sóun á orku og óhagkvæmni. Þessi aðferð hefur takmarkanir, þar á meðal umtalsverða hitaleiðni og hæg jafnvægisáhrif í stórum pökkum.
Virkt jafnvægi "fyllir upp í stuttu plankana," flytur orku frá orkumeiri frumum til orkuminni frumna, sem leiðir til meiri skilvirkni og hraðari jafnvægis. Hins vegar kynnir það flókið og kostnaðarmál, með áskorunum við að hanna rofafylki og stjórna drifum.
Miðað við hliðstæðurnar gæti óvirkt jafnvægi hentað frumum með góða samkvæmni, en virkt jafnvægi er æskilegt fyrir frumur með meira misræmi.
Birtingartími: 27. ágúst 2024
