As baterias de lítio são como motores que não têm manutenção; umBmsSem uma função de equilíbrio, é apenas um coletor de dados e não pode ser considerado um sistema de gerenciamento. O equilíbrio ativo e passivo visa eliminar inconsistências dentro de uma bateria, mas seus princípios de implementação são fundamentalmente diferentes.
Para maior clareza, este artigo define o equilíbrio iniciado pelo BMS através de algoritmos como equilíbrio ativo, enquanto o equilíbrio que usa resistores para dissipar a energia é denominado balanceamento passivo. O equilíbrio ativo envolve a transferência de energia, enquanto o equilíbrio passivo envolve a dissipação de energia.
Princípios básicos de design de bateria
- O carregamento deve parar quando a primeira célula estiver totalmente carregada.
- A descarga deve terminar quando a primeira célula estiver esgotada.
- As células mais fracas envelhecem mais rápido que as células mais fortes.
- -Ele célula com a carga mais fraca acabará limitando a bateria'S Capacidade utilizável (o link mais fraco).
- O gradiente de temperatura do sistema dentro da bateria torna as células operando em temperaturas médias mais altas mais fracas.
- Sem o equilíbrio, a diferença de tensão entre as células mais fracas e mais fortes aumenta com cada ciclo de carga e descarga. Eventualmente, uma célula se aproximará da tensão máxima, enquanto outra se aproxima da tensão mínima, impedindo as capacidades de carga e descarga do pacote.
Devido à incompatibilidade das células ao longo do tempo e às diferentes condições de temperatura da instalação, o balanceamento de células é essencial.
As baterias de íons de lítio enfrentam principalmente dois tipos de incompatibilidade: carregando incompatibilidade e incompatibilidade de capacidade. A incompatibilidade de carregamento ocorre quando as células da mesma capacidade diferem gradualmente no comando. A incompatibilidade de capacidade acontece quando células com diferentes capacidades iniciais são usadas juntas. Embora as células sejam geralmente bem correspondentes se forem produzidas na mesma época com processos de fabricação semelhantes, as incompatibilidades podem surgir de células com fontes desconhecidas ou diferenças significativas de fabricação.
Balanceamento ativo vs. equilíbrio passivo
1. Objetivo
As baterias consistem em muitas células conectadas a séries, que dificilmente serão idênticas. O balanceamento garante que os desvios de tensão celular sejam mantidos dentro dos intervalos esperados, mantendo a usabilidade e a controlabilidade gerais, impedindo os danos e prolongando a duração da bateria.
2. Comparação de projeto
- Balanceamento passivo: normalmente descarrega células de tensão mais alta usando resistores, convertendo o excesso de energia em calor. Este método estende o tempo de carregamento para outras células, mas tem menor eficiência.
- Balanceamento ativo: uma técnica complexa que redistribui cobra nas células durante os ciclos de carga e descarga, reduzindo o tempo de carregamento e estendendo a duração da descarga. Geralmente, emprega estratégias de equilíbrio no fundo durante as estratégias de alta e equilíbrio durante a cobrança.
- Comparação prós e contras: O equilíbrio passivo é mais simples e mais barato, mas menos eficiente, pois desperdiça energia como calor e tem efeitos de equilíbrio mais lentos. O balanceamento ativo é mais eficiente, transferindo energia entre as células, o que melhora a eficiência geral do uso e alcança o equilíbrio mais rapidamente. No entanto, envolve estruturas complexas e custos mais altos, com desafios na integração desses sistemas em CIs dedicados.
Conclusão
O conceito de BMS foi desenvolvido inicialmente no exterior, com projetos iniciais de IC focados na detecção de tensão e temperatura. O conceito de equilíbrio foi introduzido posteriormente, usando inicialmente os métodos de descarga resistiva integrados aos ICs. Essa abordagem agora é generalizada, com empresas como TI, Maxim e Linear produzindo tais chips, alguns drivers de interruptor integrando nos chips.
A partir dos princípios e diagramas de balanceamento passivo, se uma bateria for comparada a um barril, as células são como as pautas. As células com energia mais alta são pranchas longas e aquelas com menor energia são pranchas curtas. Balanceamento passivo apenas "encurta" as pranchas longas, resultando em energia desperdiçada e ineficiências. Este método tem limitações, incluindo dissipação de calor significativa e efeitos de balanceamento lento em pacotes de grande capacidade.
O equilíbrio ativo, por outro lado, "preenche as pranchas curtas", transferindo energia de células de alta energia para as de menor energia, resultando em maior eficiência e maior equilíbrio. No entanto, introduz questões de complexidade e custo, com desafios no design de matrizes de comutação e controlando unidades.
Dadas as compensações, o equilíbrio passivo pode ser adequado para células com boa consistência, enquanto o balanceamento ativo é preferível para células com maiores discrepâncias.
Hora de postagem: 27-2024 de agosto
