Lityum pil paketleri bakım gerektirmeyen motorlar gibidir; ABMSDengeleme işlevi olmayan sistemler yalnızca veri toplayıcıdır ve yönetim sistemi olarak değerlendirilemez. Hem aktif hem de pasif dengeleme, batarya paketindeki tutarsızlıkları ortadan kaldırmayı amaçlar ancak bunların uygulama prensipleri temelde farklıdır.
Açıklık getirmek gerekirse, bu makale BMS tarafından algoritmalar aracılığıyla başlatılan dengelemeyi aktif dengeleme olarak tanımlarken, enerjiyi dağıtmak için dirençleri kullanan dengelemeye pasif dengeleme adı verilir. Aktif dengeleme enerji transferini içerirken pasif dengeleme enerji dağılımını içerir.
Temel Pil Paketi Tasarım İlkeleri
- İlk hücre tamamen şarj olduğunda şarj işlemi durmalıdır.
- Boşaltma, ilk hücre tükendiğinde sona ermelidir.
- Zayıf hücreler, güçlü hücrelere göre daha hızlı yaşlanır.
- -en zayıf şarja sahip hücre, sonuçta pil paketini sınırlayacaktır'Kullanılabilir kapasite (en zayıf halka).
- Pil takımı içindeki sistem sıcaklık gradyanı, daha yüksek ortalama sıcaklıklarda çalışan hücreleri zayıflatır.
- Dengeleme olmadan, en zayıf ve en güçlü hücreler arasındaki voltaj farkı her şarj ve deşarj döngüsünde artar. Sonunda, bir hücre maksimum voltaja yaklaşırken diğeri minimum voltaja yaklaşacak ve paketin şarj ve deşarj yeteneklerini engelleyecektir.
Zaman içinde hücrelerin uyumsuzluğu ve kurulumdan itibaren değişen sıcaklık koşulları nedeniyle hücre dengeleme çok önemlidir.
Lityum-iyon piller öncelikle iki tür uyumsuzlukla karşı karşıyadır: şarj uyumsuzluğu ve kapasite uyumsuzluğu. Şarj uyumsuzluğu, aynı kapasitedeki hücrelerin yükü kademeli olarak farklılaştığında ortaya çıkar. Kapasite uyumsuzluğu, farklı başlangıç kapasitelerine sahip hücreler bir arada kullanıldığında ortaya çıkar. Her ne kadar hücreler benzer üretim süreçleriyle hemen hemen aynı zamanda üretildiyse genellikle iyi eşleşmiş olsa da, bilinmeyen kaynaklara sahip hücrelerden veya önemli üretim farklılıklarından dolayı uyumsuzluklar ortaya çıkabilir.
Aktif Dengeleme ve Pasif Dengeleme
1. Amaç
Pil paketleri, birbirinin aynısı olması muhtemel olmayan birçok seri bağlı hücreden oluşur. Dengeleme, hücre voltajı sapmalarının beklenen aralıklarda tutulmasını sağlayarak genel kullanılabilirliği ve kontrol edilebilirliği korur, böylece hasarı önler ve pil ömrünü uzatır.
2. Tasarım Karşılaştırması
- Pasif Dengeleme: Tipik olarak dirençleri kullanarak yüksek voltajlı hücreleri boşaltır ve fazla enerjiyi ısıya dönüştürür. Bu yöntem diğer hücrelerin şarj süresini uzatır ancak verimliliği daha düşüktür.
- Aktif Dengeleme: Şarj ve deşarj döngüleri sırasında şarjı hücreler içinde yeniden dağıtan, şarj süresini azaltan ve deşarj süresini uzatan karmaşık bir teknik. Genellikle deşarj sırasında alt dengeleme stratejilerini, şarj sırasında ise üst dengeleme stratejilerini kullanır.
- Artıları ve Eksileri Karşılaştırması: Pasif dengeleme daha basit ve ucuzdur ancak enerjiyi ısı olarak harcadığından ve dengeleme etkileri daha yavaş olduğundan daha az verimlidir. Aktif dengeleme daha verimlidir, enerjinin hücreler arasında aktarılmasını sağlar, bu da genel kullanım verimliliğini artırır ve dengeye daha hızlı ulaşır. Ancak bu sistemlerin özel IC'lere entegre edilmesinde zorluklarla birlikte karmaşık yapılar ve daha yüksek maliyetler içerir.
Çözüm
BMS kavramı başlangıçta yurtdışında geliştirildi ve ilk IC tasarımları voltaj ve sıcaklık algılamaya odaklandı. Dengeleme kavramı daha sonra, başlangıçta IC'lere entegre dirençli deşarj yöntemleri kullanılarak tanıtıldı. Bu yaklaşım artık yaygın; TI, MAXIM ve LINEAR gibi şirketlerin bu tür çipler üretmesi ve bazılarının anahtar sürücülerini çiplere entegre etmesi.
Pasif dengeleme ilkelerine ve diyagramlarına göre, eğer bir batarya paketi bir varil ile karşılaştırıldığında, hücreler çıtalara benzer. Enerjisi yüksek hücreler uzun tahtalar, düşük enerjili hücreler ise kısa tahtalardır. Pasif dengeleme sadece uzun tahtaları "kısaltır", bu da enerji israfına ve verimsizliğe neden olur. Bu yöntemin, büyük kapasiteli paketlerde önemli ısı yayılımı ve yavaş dengeleme etkileri gibi sınırlamaları vardır.
Aktif dengeleme, aksine, "kısa tahtaları doldurur", enerjiyi yüksek enerjili hücrelerden düşük enerjili hücrelere aktarır, daha yüksek verimlilik ve daha hızlı denge kazanımı sağlar. Ancak, anahtar matrislerinin tasarlanması ve sürücülerin kontrol edilmesindeki zorluklarla birlikte karmaşıklık ve maliyet sorunlarını da beraberinde getirir.
Dengeler göz önüne alındığında, pasif dengeleme iyi tutarlılığa sahip hücreler için uygun olabilirken, aktif dengeleme daha büyük tutarsızlıklara sahip hücreler için tercih edilebilir.
Gönderim zamanı: Ağu-27-2024
