Os paquetes de baterías de litio son como motores que carecen de mantemento; A.BMSSen unha función de equilibrio é só un colector de datos e non se pode considerar un sistema de xestión. Tanto o equilibrio activo como o pasivo teñen como obxectivo eliminar inconsistencias dentro dun paquete de baterías, pero os seus principios de implementación son fundamentalmente diferentes.
Por claridade, este artigo define o equilibrio iniciado polo BMS a través de algoritmos como equilibrio activo, mentres que o equilibrio que usa resistencias para disipar a enerxía denomínase equilibrio pasivo. O equilibrio activo implica a transferencia de enerxía, mentres que o equilibrio pasivo implica a disipación de enerxía.
Principios básicos de deseño de paquetes de baterías
- A carga debe parar cando a primeira cela está completamente cargada.
- A descarga debe rematar cando se esgota a primeira cela.
- As células máis débiles envellecen máis rápido que as células máis fortes.
- -a célula coa carga máis débil limitará ao final o paquete de baterías's capacidade utilizable (a ligazón máis débil).
- O gradiente de temperatura do sistema dentro do paquete de baterías fai que as células funcionen a temperaturas medias máis altas.
- Sen equilibrar, a diferenza de tensión entre as células máis débiles e máis fortes aumenta con cada ciclo de carga e descarga. Finalmente, unha cela abordará a tensión máxima mentres que outra se achega a tensión mínima, impedindo as capacidades de carga e descarga do paquete.
Debido ao desaxuste das células ao longo do tempo e ás variadas condicións de temperatura da instalación, o equilibrio celular é esencial.
As baterías de iones de litio enfróntanse principalmente a dous tipos de desaxuste: o desaxuste de carga e o desaxuste da capacidade. O desaxuste de carga prodúcese cando as células da mesma capacidade difiren gradualmente en carga. O desaxuste da capacidade ocorre cando as células con diferentes capacidades iniciais se usan xuntos. Aínda que as células son xeralmente ben combinadas se se producen ao mesmo tempo con procesos de fabricación similares, os desaxustes poden xurdir de células con fontes descoñecidas ou diferenzas de fabricación significativas.
Equilibrio activo vs. equilibrio pasivo
1. Propósito
Os paquetes de baterías consisten en moitas células conectadas en serie, que é pouco probable que sexan idénticas. O equilibrio asegura que as desviacións de tensión celular se manteñen dentro dos intervalos esperados, mantendo a usabilidade e a control global, evitando así os danos e prolongando a duración da batería.
2. Comparación de deseño
- Equilibrio pasivo: normalmente descarga células de maior tensión usando resistencias, convertendo o exceso de enerxía en calor. Este método estende o tempo de carga para outras células pero ten unha menor eficiencia.
- Equilibrio activo: técnica complexa que redistribúe a carga dentro das células durante os ciclos de carga e descarga, reducindo o tempo de carga e estendendo a duración da descarga. Xeralmente emprega estratexias de equilibrio inferior durante as estratexias de descarga e equilibrio superior durante a carga.
- Pros e comparación de consellos: O equilibrio pasivo é máis sinxelo e máis barato pero menos eficiente, xa que perde a enerxía como calor e ten efectos de equilibrio máis lentos. O equilibrio activo é máis eficiente, transferindo enerxía entre células, o que mellora a eficiencia global do uso e consegue o equilibrio máis rápido. Non obstante, implica estruturas complexas e maiores custos, con retos na integración destes sistemas en ICS dedicados.
Conclusión
O concepto de BMS desenvolveuse inicialmente no estranxeiro, con deseños precoz de IC centrados na tensión e a detección de temperatura. Máis tarde introduciuse o concepto de equilibrio, empregando inicialmente métodos de descarga resistiva integrados nos ICs. Este enfoque está agora moi estendido, con compañías como TI, Maxim e Lineal que producen tales chips, algúns que integran os controladores de conmutadores nos chips.
A partir dos principios e diagramas de equilibrio pasivo, se se compara un paquete de baterías cun barril, as células son como as estampadas. As células con maior enerxía son táboas longas e as con menor enerxía son táboas curtas. O equilibrio pasivo só "acurta" as longas táboas, obtendo enerxía e ineficiencias desperdiciadas. Este método ten limitacións, incluída a disipación de calor significativa e os efectos de equilibrio lento en paquetes de gran capacidade.
O equilibrio activo, por contra, "enche as táboas curtas", transferindo enerxía de células de maior enerxía a menores de enerxía, obtendo unha maior eficiencia e un logro máis rápido do equilibrio. Non obstante, introduce problemas de complexidade e custos, con retos no deseño de matrices de conmutador e control de unidades.
Dados os compromisos, o equilibrio pasivo pode ser adecuado para células con boa coherencia, mentres que o equilibrio activo é preferible para células con maiores discrepancias.
Tempo de publicación: agosto-27-2024
