Lithium rafhlöðupakkar eru eins og vélar sem skortir viðhald;BMSán jafnvægisaðgerðar er einungis gagnasöfnun og getur ekki talist stjórnunarkerfi. Bæði virk og óvirk jafnvægisstilling miðar að því að útrýma ósamræmi innan rafhlöðupakka, en framkvæmdarreglur þeirra eru grundvallarólíkar.
Til glöggvunar er jöfnun sem BMS stýrir með reikniritum skilgreind í þessari grein sem virk jöfnun, en jöfnun sem notar viðnám til að dreifa orku er kölluð óvirk jöfnun. Virk jöfnun felur í sér orkuflutning, en óvirk jöfnun felur í sér orkudreifingu.
Grunnreglur um hönnun rafhlöðupakka
- Hleðsla verður að hætta þegar fyrsta rafhlaðan er fullhlaðin.
- Útskrift verður að ljúka þegar fyrsta rafhlaðan er tæmd.
- Veikari frumur eldast hraðar en sterkari frumur.
- -Sú fruma með veikustu hleðsluna mun að lokum takmarka rafhlöðuna's nýtanleg afkastageta (veikasti hlekkurinn).
- Hitastigshalla kerfisins innan rafhlöðupakkans gerir það að verkum að frumur starfa við hærra meðalhitastig.
- Án jafnvægis eykst spennumunurinn á milli veikustu og sterkustu frumnanna með hverri hleðslu- og afhleðsluhringrás. Að lokum nálgast ein fruma hámarksspennu en önnur lágmarksspennu, sem hindrar hleðslu- og afhleðslugetu rafhlöðunnar.
Vegna ósamræmis frumna með tímanum og breytilegra hitastigsskilyrða frá uppsetningu er nauðsynlegt að jafna frumurnar.
Litíumjónarafhlöður glíma aðallega við tvenns konar misræmi: hleðslumisræmi og afkastagetumisræmi. Hleðslumisræmi á sér stað þegar hleðslugeta rafhlöður með sömu afkastagetu breytist smám saman. Afkastagetumisræmi á sér stað þegar rafhlöður með mismunandi upphafsafkastagetu eru notaðar saman. Þó að rafhlöður séu almennt vel samstilltar ef þær eru framleiddar á svipuðum tíma með svipuðum framleiðsluferlum, geta misræmi komið upp vegna rafhlöðu af óþekktum uppruna eða verulegs framleiðslumismunar.
Virk jafnvægisstjórnun vs. óvirk jafnvægisstjórnun
1. Tilgangur
Rafhlöðupakkar samanstanda af mörgum raðtengdum frumum, sem eru ólíklegar til að vera eins. Jafnvægi tryggir að spennufrávik frumna séu innan væntanlegs marka, sem viðheldur almennri notagildi og stjórnanleika, kemur þannig í veg fyrir skemmdir og lengir endingu rafhlöðunnar.
2. Samanburður á hönnun
- Óvirk jöfnun: Afhleðir venjulega háspennufrumur með viðnámum og breytir umframorku í hita. Þessi aðferð lengir hleðslutíma annarra frumna en hefur minni skilvirkni.
- Virk jafnvægisstilling: Flókin tækni sem endurdreifir hleðslu innan frumna við hleðslu- og afhleðsluferla, styttir hleðslutíma og lengir afhleðslutíma. Hún notar almennt aðferðir til að jafna hleðslu að neðan við afhleðslu og aðferðir til að jafna hleðslu að ofan.
- Kostir og gallar samanburður: Óvirk jafnvægisstilling er einfaldari og ódýrari en minna skilvirk, þar sem hún sóar orku sem varmi og hefur hægari jafnvægisáhrif. Virk jafnvægisstilling er skilvirkari og flytur orku milli frumna, sem bætir heildarnýtingu og nær jafnvægi hraðar. Hins vegar felur hún í sér flóknar uppbyggingar og hærri kostnað, með áskorunum í að samþætta þessi kerfi í sérstaka örgjörva.
Niðurstaða
Hugmyndin um BMS (BMS) var upphaflega þróuð erlendis, þar sem fyrstu hönnun örgjörva einbeitti sér að spennu- og hitastigsgreiningu. Hugmyndin um jafnvægisstillingu var síðar kynnt til sögunnar, upphaflega með því að nota viðnámsúthleðsluaðferðir sem voru samþættar örgjörvum. Þessi aðferð er nú útbreidd, þar sem fyrirtæki eins og TI, MAXIM og LINEAR framleiða slíka örgjörva, og sum þeirra samþætta rofastýringar í örgjörvana.
Samkvæmt meginreglum og skýringarmyndum um óvirka jafnvægisstillingu, ef rafhlöðupakki er borinn saman við tunnu, eru frumurnar eins og stöngur. Frumur með meiri orku eru langar plankar, og þær sem hafa minni orku eru stuttar plankar. Óvirk jafnvægisstilling „styttir“ aðeins löngu plankana, sem leiðir til orkusóunar og óhagkvæmni. Þessi aðferð hefur takmarkanir, þar á meðal verulega varmaleiðni og hæg jafnvægisáhrif í rafhlöðum með mikla afkastagetu.
Virk jafnvægisstilling, hins vegar, „fyllir í stuttu plankana“ og flytur orku frá orkuríkari frumum yfir í orkuminni frumur, sem leiðir til meiri skilvirkni og hraðari jafnvægis. Hins vegar felur hún í sér flækjustig og kostnaðarvandamál, með áskorunum í hönnun rofa og stjórnun drifbúnaðar.
Miðað við málamiðlanirnar gæti óvirk jafnvægisstilling hentað fyrir frumur með góða samræmi, en virk jafnvægisstilling er æskilegri fyrir frumur með meiri frávik.
Birtingartími: 27. ágúst 2024
