Lithium -Batteriepackungen sind wie Motoren, die keine Wartung haben. ABMSOhne eine Ausgleichsfunktion ist lediglich ein Datensammler und kann nicht als Managementsystem angesehen werden. Sowohl aktive als auch passive Ausgleichsstrahlen zielen darauf ab, Inkonsistenzen innerhalb eines Akkus zu beseitigen, aber ihre Implementierungsprinzipien unterscheiden sich grundlegend.
Für die Klarheit definiert dieser Artikel das von den BMs initiierte Balancieren durch Algorithmen als aktives Ausgleich, während ein Balancieren, der Widerstände zur Ablassung von Energie verwendet, als passives Ausgleich bezeichnet wird. Active Balancing beinhaltet den Energieübertragung, während passive Ausgleiche eine Energieabteilung beinhaltet.
Grundprinzipien der Batteriepackung
- Das Laden muss aufhören, wenn die erste Zelle vollständig aufgeladen ist.
- Die Entlassung muss enden, wenn die erste Zelle erschöpft ist.
- Schwächere Zellen altern schneller als stärkere Zellen.
- -Die Zelle mit der schwächsten Ladung begrenzt letztendlich den Akku''s nutzbare Kapazität (die schwächste Verbindung).
- Der Systemtemperaturgradient innerhalb des Akkus macht Zellen, die bei höheren Durchschnittstemperaturen arbeiten, schwächer.
- Ohne Balancieren steigt der Spannungsunterschied zwischen den schwächsten und stärksten Zellen mit jeder Ladung und dem Entladungszyklus. Schließlich nähert sich eine Zelle die maximale Spannung, während eine andere minimale Spannung nähert und die Ladung und Entladungsfähigkeiten des Packs behindert.
Aufgrund der Fehlpaarung von Zellen über die Zeit und unterschiedliche Temperaturbedingungen von der Installation ist der Zellausgleich von wesentlicher Bedeutung.
Lithium-Ionen-Batterien sind hauptsächlich mit zwei Arten von Nichtübereinstimmung ausgesetzt: Ladung von Fehlanpassungen und Kapazitätsfehlanpassung. Das Ladefehlanpassung tritt auf, wenn sich Zellen der gleichen Kapazität allmählich unterscheiden. Kapazitätsfehlanpassung tritt auf, wenn Zellen mit unterschiedlichen anfänglichen Kapazitäten zusammen verwendet werden. Obwohl die Zellen im Allgemeinen gut abgestimmt sind, wenn sie ungefähr zur gleichen Zeit mit ähnlichen Herstellungsprozessen hergestellt werden, können sich Fehlpaarungen aus Zellen mit unbekannten Quellen oder signifikanten Herstellungsunterschieden ergeben.
Aktiver Ausgleich gegen passives Ausgleich
1. Zweck
Batteriepackungen bestehen aus vielen mit Serien verbundenen Zellen, die wahrscheinlich nicht identisch sind. Das Ausgleich stellt sicher, dass Zellspannungsabweichungen in den erwarteten Bereichen gehalten werden, wodurch die allgemeine Benutzerfreundlichkeit und Kontrolle aufrechterhalten wird, wodurch Schäden verhindert und die Batterielebensdauer verlängert werden.
2. Entwurfsvergleich
- Passives Ausgleich: Entlädt typischerweise höhere Spannungszellen mit Resistenzzellen und wandelt überschüssige Energie in Wärme um. Diese Methode erweitert die Ladezeit für andere Zellen, hat jedoch eine geringere Effizienz.
- Active Balancing: Eine komplexe Technik, die die Ladung innerhalb von Zellen während des Ladungs- und Entladungszyklen umverteilt, die Ladezeit verkürzt und die Entladungsdauer verlängert. Es wird im Allgemeinen Bottom -Balancing -Strategien während der Entladung und des Top -Ausgleichsstrategien während des Ladung verwendet.
- Vor- und Nachteile Vergleich: Das passive Ausgleich ist einfacher und billiger, aber weniger effizient, da es Energie als Hitze verschwendet und langsamere Ausgleichseffekte hat. Der aktive Ausgleich ist effizienter und überträgt die Energie zwischen den Zellen, was die Gesamtnutzungseffizienz verbessert und das Gleichgewicht schneller erreicht. Es beinhaltet jedoch komplexe Strukturen und höhere Kosten, wobei die Herausforderungen bei der Integration dieser Systeme in dedizierte ICs integriert werden.
Abschluss
Das Konzept von BMS wurde zunächst im Ausland entwickelt, wobei sich frühe IC -Designs auf Spannung und Temperaturerkennung konzentrierten. Das Konzept des Ausgleichs wurde später eingeführt, wobei zunächst in ICs integrierte Widerstandsentladungsmethoden verwendet wurden. Dieser Ansatz ist jetzt weit verbreitet, wobei Unternehmen wie Ti, Maxim und Linear solche Chips produzieren, einige integrieren Switch -Treiber in die Chips.
Aus den passiven Ausgleichsprinzipien und -diagrammen sind die Zellen, wenn ein Akku mit einem Lauf verglichen wird, wie die Dauben. Zellen mit höherer Energie sind lange Brettern, und diejenigen mit niedrigerer Energie sind kurze Brettern. Passives Gleichgewicht "verkürzt" nur die langen Brettern, was zu Energie und Ineffizienzen verschwendet wird. Diese Methode hat Einschränkungen, einschließlich signifikanter Wärmeableitungen und langsamer Ausgleichseffekte in Packungen mit großer Kapazität.
Im Gegensatz dazu handelt sich der aktive Ausgleich "füllt die kurzen Brettern", wobei die Energie von höherenergetischen Zellen auf niedrigere Energien übertragen wird, was zu einer höheren Effizienz und einer schnelleren Ausgewogenheit führt. Es wird jedoch Komplexitäts- und Kostenprobleme eingeführt, wobei die Herausforderungen beim Entwerfen von Switch -Matrizen und zur Kontrolle von Laufwerken vorliegen.
Angesichts der Kompromisse kann das passive Ausgleich für Zellen mit guter Konsistenz geeignet sein, während ein aktives Ausgleich für Zellen mit größeren Diskrepanzen vorzuziehen ist.
Postzeit: Aug-27-2024
