Lityum pil paketleri bakım gerektirmeyen motorlara benzer;BMSdengeleme fonksiyonu olmadan yalnızca bir veri toplayıcıdır ve bir yönetim sistemi olarak kabul edilemez. Hem aktif hem de pasif dengeleme, bir pil takımı içindeki tutarsızlıkları ortadan kaldırmayı amaçlar, ancak uygulama prensipleri temelde farklıdır.
Netlik sağlamak için, bu makale BMS tarafından algoritmalar aracılığıyla başlatılan dengelemeyi aktif dengeleme olarak tanımlarken, enerjiyi dağıtmak için dirençler kullanan dengelemeye pasif dengeleme adı verilir. Aktif dengeleme enerji transferini içerirken, pasif dengeleme enerji dağılımını içerir.
Temel Pil Paketi Tasarım İlkeleri
- İlk hücre tam olarak şarj olduğunda şarj işlemi durdurulmalıdır.
- İlk hücre tükendiğinde deşarj işlemine son verilmelidir.
- Zayıf hücreler, güçlü hücrelere göre daha hızlı yaşlanır.
- -En zayıf şarja sahip hücre, sonunda pil paketini sınırlayacaktır'Kullanılabilir kapasitesi (en zayıf halka).
- Pil takımının içindeki sistem sıcaklık gradyanı, daha yüksek ortalama sıcaklıklarda çalışan hücreleri daha zayıf hale getirir.
- 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 yaklaşır ve bu da paketin şarj ve deşarj yeteneklerini engeller.
Zamanla hücrelerin uyumsuzluğu ve kurulumdan kaynaklanan değişken sıcaklık koşulları nedeniyle hücre dengelemesi şarttır.
Lityum iyon piller temel olarak iki tür uyumsuzlukla karşı karşıyadır: şarj uyumsuzluğu ve kapasite uyumsuzluğu. Şarj uyumsuzluğu, aynı kapasitedeki hücrelerin şarjı kademeli olarak farklılaştığında meydana gelir. Kapasite uyumsuzluğu, farklı başlangıç kapasitelerine sahip hücreler birlikte kullanıldığında meydana gelir. Hücreler benzer üretim süreçleriyle aynı anda üretildiklerinde genellikle iyi eşleşmiş olsalar da, bilinmeyen kaynaklara veya önemli üretim farklılıklarına sahip hücrelerden uyumsuzluklar ortaya çıkabilir.
Aktif Dengeleme ve Pasif Dengeleme
1. Amaç
Pil paketleri, aynı olma olasılığı düşük olan birçok seri bağlı hücreden oluşur. Dengeleme, hücre voltajı sapmalarının beklenen aralıklarda tutulmasını sağlayarak genel kullanılabilirlik ve kontrol edilebilirliği korur, böylece hasarı önler ve pil ömrünü uzatır.
2. Tasarım Karşılaştırması
- Pasif Dengeleme: Genellikle dirençler kullanarak daha yüksek voltajlı hücreleri boşaltır ve fazla enerjiyi ısıya dönüştürür. Bu yöntem diğer hücreler için şarj süresini uzatır ancak daha düşük verimliliğe sahiptir.
- Aktif Dengeleme: Şarj ve deşarj döngüleri sırasında hücreler içindeki şarjı yeniden dağıtan, şarj süresini azaltan ve deşarj süresini uzatan karmaşık bir tekniktir. Genellikle deşarj sırasında alt dengeleme stratejileri ve şarj sırasında üst dengeleme stratejileri kullanır.
- Artıları ve Eksileri Karşılaştırması: Pasif dengeleme daha basit ve ucuzdur ancak daha az etkilidir, çünkü enerjiyi ısı olarak israf eder ve dengeleme etkileri daha yavaştır. Aktif dengeleme daha verimlidir, hücreler arasında enerji transferi yapar, bu da genel kullanım verimliliğini artırır ve dengeyi daha hızlı sağlar. Ancak karmaşık yapılar ve daha yüksek maliyetler içerir ve bu sistemleri özel IC'lere entegre etmede zorluklar vardır.
Çözüm
BMS kavramı ilk olarak yurtdışında geliştirildi ve erken IC tasarımları voltaj ve sıcaklık algılamaya odaklandı. Daha sonra dengeleme kavramı tanıtıldı ve başlangıçta IC'lere entegre edilmiş dirençli deşarj yöntemleri kullanıldı. Bu yaklaşım artık yaygınlaştı ve TI, MAXIM ve LINEAR gibi şirketler bu tür çipler üretti ve bazıları çiplere anahtar sürücüleri entegre etti.
Pasif dengeleme prensipleri ve diyagramlarından, bir pil takımı bir varile kıyaslandığında, hücreler çıtalar gibidir. Daha yüksek enerjiye sahip hücreler uzun tahtalardır ve daha düşük enerjiye sahip olanlar kısa tahtalardır. Pasif dengeleme yalnızca uzun tahtaları "kısaltır" ve bu da boşa harcanan enerji ve verimsizliklerle sonuçlanır. Bu yöntemin, büyük kapasiteli paketlerde önemli ısı dağılımı ve yavaş dengeleme etkileri gibi sınırlamaları vardır.
Aktif dengeleme ise, aksine, "kısa tahtaları doldurur", enerjiyi daha yüksek enerjili hücrelerden daha düşük enerjili olanlara aktarır, bu da daha yüksek verimlilik ve daha hızlı denge elde edilmesiyle sonuçlanır. Ancak, anahtar matrisleri tasarlamak ve sürücüleri kontrol etmek konusunda zorluklarla birlikte karmaşıklık ve maliyet sorunları ortaya çıkarır.
Bu avantajlar göz önüne alındığında, iyi tutarlılığa sahip hücreler için pasif dengeleme uygun olabilirken, daha fazla tutarsızlığa sahip hücreler için aktif dengeleme tercih edilebilir.
Gönderi zamanı: 27-Ağu-2024
