ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นเหมือนเครื่องยนต์ที่ขาดการบำรุงรักษา อันBMSหากไม่มีฟังก์ชั่นการปรับสมดุลเป็นเพียงตัวรวบรวมข้อมูลและไม่สามารถพิจารณาระบบการจัดการได้ ทั้งการสร้างสมดุลระหว่างการใช้งานและแบบพาสซีฟเพื่อกำจัดความไม่สอดคล้องกันภายในชุดแบตเตอรี่ แต่หลักการดำเนินการของพวกเขานั้นแตกต่างกันโดยพื้นฐาน
เพื่อความชัดเจนบทความนี้จะกำหนดความสมดุลที่ริเริ่มโดย BMS ผ่านอัลกอริทึมเป็นการปรับสมดุลที่ใช้งานอยู่ในขณะที่สมดุลที่ใช้ตัวต้านทานเพื่อกระจายพลังงานจะเรียกว่าการปรับสมดุล การปรับสมดุลที่ใช้งานเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานในขณะที่การปรับสมดุลแบบพาสซีฟเกี่ยวข้องกับการกระจายพลังงาน
หลักการออกแบบชุดแบตเตอรี่พื้นฐาน
- การชาร์จจะต้องหยุดเมื่อเซลล์แรกถูกชาร์จเต็ม
- การปลดปล่อยจะต้องสิ้นสุดเมื่อเซลล์แรกหมดลง
- เซลล์ที่อ่อนแอกว่าอายุเร็วกว่าเซลล์ที่แข็งแกร่งกว่า
- -เซลล์ที่มีประจุที่อ่อนแอที่สุดในที่สุดจะ จำกัด แบตเตอรี่-ความสามารถที่ใช้งานได้ (ลิงก์ที่อ่อนแอที่สุด)
- การไล่ระดับอุณหภูมิของระบบภายในชุดแบตเตอรี่ทำให้เซลล์ทำงานที่อุณหภูมิเฉลี่ยที่สูงขึ้น
- ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างเซลล์ที่อ่อนแอและแรงที่สุดจะเพิ่มขึ้นตามแต่ละประจุและรอบการปล่อย ในที่สุดเซลล์หนึ่งจะเข้าใกล้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดในขณะที่อีกเซลล์หนึ่งใกล้กับแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำขัดขวางความสามารถในการชาร์จและการปลดปล่อยของแพ็ค
เนื่องจากความไม่ตรงกันของเซลล์เมื่อเวลาผ่านไปและเงื่อนไขอุณหภูมิที่แตกต่างกันจากการติดตั้งการปรับสมดุลของเซลล์จึงเป็นสิ่งจำเป็น
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ต้องเผชิญกับความไม่ตรงกันสองประเภท: การชาร์จไม่ตรงกันและไม่ตรงกัน การชาร์จไม่ตรงกันเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ที่มีความจุเดียวกันค่อยๆมีค่าใช้จ่ายแตกต่างกัน ความจุไม่ตรงกันเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ที่มีความจุเริ่มต้นที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้ร่วมกัน แม้ว่าโดยทั่วไปเซลล์จะเข้ากันได้ดีหากผลิตในเวลาเดียวกันกับกระบวนการผลิตที่คล้ายกัน แต่ไม่ตรงกันอาจเกิดขึ้นจากเซลล์ที่มีแหล่งที่ไม่รู้จักหรือความแตกต่างของการผลิตอย่างมีนัยสำคัญ
ความสมดุลที่ใช้งานกับการปรับสมดุลแบบพาสซีฟ
1. วัตถุประสงค์
ชุดแบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจำนวนมากซึ่งไม่น่าจะเหมือนกัน การปรับสมดุลช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าของเซลล์จะถูกเก็บไว้ในช่วงที่คาดไว้การรักษาการใช้งานและการควบคุมโดยรวมซึ่งจะป้องกันความเสียหายและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่
2. การเปรียบเทียบการออกแบบ
- การปรับสมดุลแบบพาสซีฟ: โดยทั่วไปจะปล่อยเซลล์แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นโดยใช้ตัวต้านทานการแปลงพลังงานส่วนเกินเป็นความร้อน วิธีนี้ขยายเวลาการชาร์จสำหรับเซลล์อื่น ๆ แต่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า
- การปรับสมดุลที่ใช้งานอยู่: เทคนิคที่ซับซ้อนที่แจกจ่ายประจุภายในเซลล์ในระหว่างการชาร์จและรอบการปล่อยลดเวลาการชาร์จและขยายระยะเวลาการคายประจุ โดยทั่วไปใช้กลยุทธ์การปรับสมดุลด้านล่างในระหว่างการปลดปล่อยและกลยุทธ์การปรับสมดุลสูงสุดในระหว่างการชาร์จ
- ข้อดีและข้อเสียเปรียบเทียบ: การปรับสมดุลแบบพาสซีฟนั้นง่ายกว่าและถูกกว่า แต่มีประสิทธิภาพน้อยลงเนื่องจากมันใช้พลังงานเป็นความร้อนและมีผลกระทบที่สมดุลช้าลง การปรับสมดุลที่ใช้งานนั้นมีประสิทธิภาพมากขึ้นการถ่ายโอนพลังงานระหว่างเซลล์ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานโดยรวมและบรรลุความสมดุลได้เร็วขึ้น อย่างไรก็ตามมันเกี่ยวข้องกับโครงสร้างที่ซับซ้อนและค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นด้วยความท้าทายในการรวมระบบเหล่านี้เข้ากับ ICS เฉพาะ
บทสรุป
แนวคิดของ BMS ได้รับการพัฒนาในตอนแรกในต่างประเทศโดยมีการออกแบบ IC ในช่วงต้นโดยมุ่งเน้นไปที่แรงดันไฟฟ้าและการตรวจจับอุณหภูมิ แนวคิดของการปรับสมดุลได้รับการแนะนำในภายหลังโดยเริ่มต้นโดยใช้วิธีการปลดปล่อยตัวต้านทานรวมเข้ากับ ICS วิธีการนี้แพร่หลายไปอย่างแพร่หลายกับ บริษัท ต่างๆเช่น Ti, Maxim และการผลิตชิปดังกล่าวบางส่วนไดรเวอร์สวิตช์รวมเข้ากับชิป
จากหลักการและไดอะแกรมที่สมดุลแบบพาสซีฟหากเปรียบเทียบชุดแบตเตอรี่กับถังเซลล์จะเหมือนเสา เซลล์ที่มีพลังงานสูงกว่าเป็นไม้กระดานยาวและเซลล์ที่มีพลังงานต่ำกว่าเป็นไม้กระดานสั้น การปรับสมดุลเพียง "สั้นลง" แผ่นยาวที่ยาวทำให้เกิดพลังงานที่สูญเปล่าและความไร้ประสิทธิภาพ วิธีนี้มีข้อ จำกัด รวมถึงการกระจายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญและผลกระทบที่สมดุลช้าในชุดความจุขนาดใหญ่
ในทางตรงกันข้ามการปรับสมดุล "เติมเต็มในกระดานสั้น" การถ่ายโอนพลังงานจากเซลล์พลังงานที่สูงขึ้นไปยังเซลล์พลังงานที่ต่ำกว่าส่งผลให้ประสิทธิภาพสูงขึ้นและความสมดุลที่รวดเร็วยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามมันแนะนำปัญหาความซับซ้อนและต้นทุนด้วยความท้าทายในการออกแบบเมทริกซ์สวิตช์และการควบคุมไดรฟ์
เมื่อพิจารณาจากการแลกเปลี่ยนความสมดุลแบบพาสซีฟอาจเหมาะสำหรับเซลล์ที่มีความสอดคล้องที่ดี
เวลาโพสต์: สิงหาคม -27-2024
