חבילות סוללות ליתיום הן כמו מנועים חסרי תחזוקה; אBMSללא פונקציית איזון היא רק אספן נתונים ואינני יכול להיחשב כמערכת ניהול. איזון פעיל וגם פסיבי שואף לחסל חוסר עקביות בתוך חבילת סוללות, אך עקרונות היישום שלהם שונים באופן מהותי.
לשם הבהרה, מאמר זה מגדיר איזון שיזם ה- BMS באמצעות אלגוריתמים כאיזון פעיל, ואילו איזון המשתמש בנגדים לפיזור אנרגיה נקרא איזון פסיבי. איזון פעיל כולל העברת אנרגיה, ואילו איזון פסיבי כרוך בפיזור אנרגיה.
עקרונות עיצוב בסיסיים של חבילת סוללות
- הטעינה חייבת להפסיק כאשר התא הראשון טעון במלואו.
- הפריקה חייבת להסתיים כאשר התא הראשון מתרוקן.
- תאים חלשים יותר מתבגרים מהר יותר מתאים חזקים יותר.
- -התא עם המטען החלש ביותר יגביל בסופו של דבר את חבילת הסוללה'יכולת שמישה (הקישור החלש ביותר).
- שיפוע טמפרטורת המערכת בתוך חבילת הסוללה הופך את התאים לפעול בטמפרטורות ממוצעות גבוהות יותר לחלשות.
- ללא איזון, הבדל המתח בין התאים החלשים והחזקים ביותר עולה עם כל מחזור מטען ופריקה. בסופו של דבר, תא אחד יתקרב למתח מרבי ואילו אחר מתקרב למתח מינימלי, ומכריע את יכולות המטען והפריקה של החבילה.
בשל אי התאמת התאים לאורך זמן ותנאי טמפרטורה משתנים מהתקנה, איזון תאים הוא חיוני.
סוללות ליתיום-יון מתמודדות בעיקר עם שני סוגים של חוסר התאמה: חוסר התאמה וחוסר התאמה ביכולת. אי התאמה בטעינה מתרחשת כאשר תאים מאותה יכולת שונים בהדרגה האחראים. חוסר התאמה בקיבולת מתרחש כאשר משתמשים בתאים עם יכולות ראשוניות שונות יחד. למרות שבדרך כלל תאים תואמים היטב אם הם מיוצרים בערך באותה תקופה עם תהליכי ייצור דומים, אי התאמות יכולות לנבוע מתאים עם מקורות לא ידועים או הבדלי ייצור משמעותיים.
איזון פעיל לעומת איזון פסיבי
1. מטרה
חבילות סוללות מורכבות מתאים רבים המחוברים לסדרות, שלא סביר שהם יהיו זהים. איזון מבטיח כי סטיות מתח תאים יישמרו בטווחים צפויים, תוך שמירה על שימושיות ושליטה כוללת, ובכך מונעת נזק והרחבת חיי הסוללה.
2. השוואה בעיצוב
- איזון פסיבי: בדרך כלל משחרר תאי מתח גבוהים יותר באמצעות נגדים, וממיר עודף אנרגיה לחום. שיטה זו מרחיבה את זמן הטעינה עבור תאים אחרים אך יש לה יעילות נמוכה יותר.
- איזון פעיל: טכניקה מורכבת המפיצה מחדש מטען בתוך תאים במהלך מחזורי מטען ופריקה, הפחתת זמן הטעינה והרחבת משך הפריקה. בדרך כלל היא מעסיקה אסטרטגיות איזון תחתון במהלך פריקה ואסטרטגיות איזון מובילות במהלך הטעינה.
- השוואה של יתרונות וחסרונות: איזון פסיבי הוא פשוט וזול יותר אך יעיל פחות, מכיוון שהוא מבזבז אנרגיה כחום ובעל השפעות איזון איטיות יותר. איזון פעיל יעיל יותר, ומעביר אנרגיה בין תאים, מה שמשפר את יעילות השימוש הכוללת ומשיג איזון במהירות רבה יותר. עם זאת, זה כרוך במבנים מורכבים ועלויות גבוהות יותר, עם אתגרים בשילוב מערכות אלה ב- ICs ייעודיים.
מַסְקָנָה
הרעיון של BMS פותח בתחילה בחו"ל, כאשר עיצובים מוקדמים של IC מתמקדים בגילוי מתח וטמפרטורה. הרעיון של איזון הוצג מאוחר יותר, בתחילה באמצעות שיטות פריקה התנגדות המשולבות ב- ICS. גישה זו נפוצה כיום, כאשר חברות כמו TI, מקסימום וליניארי מייצרות שבבים כאלה, חלקם משתלבים נהגי מתגים בצ'יפס.
מהעקרונות והתרשימים של איזון הפסיבי, אם משווים חבילת סוללה לחבית, התאים הם כמו המדרגות. תאים עם אנרגיה גבוהה יותר הם קרשים ארוכים, ואלה עם אנרגיה נמוכה יותר הם קרשים קצרים. איזון פסיבי רק "מקצר" את הקרשים הארוכים, וכתוצאה מכך לאנרגיה מבוזבזת וחוסר יעילות. לשיטה זו יש מגבלות, כולל פיזור חום משמעותי ואפקטים של איזון איטי באריזות קיבולת גדולות.
לעומת זאת, איזון פעיל "ממלא את הקרשים הקצרים", העברת אנרגיה מתאי אנרגיה גבוהה יותר לאנרגיה נמוכה יותר, וכתוצאה מכך יעילות גבוהה יותר והשגת איזון מהירה יותר. עם זאת, היא מציגה בעיות מורכבות ועלויות, עם אתגרים בעיצוב מטריצות מתגים ושליטה על כוננים.
בהתחשב בסחר, איזון פסיבי עשוי להתאים לתאים עם עקביות טובה, ואילו איזון פעיל עדיף על תאים עם אי התאמות גדולות יותר.
זמן ההודעה: אוגוסט 27-2024
