Las baterías de litio son como motores que carecen de mantenimiento; aBmsSin una función de equilibrio es simplemente un recopilador de datos y no puede considerarse un sistema de gestión. El equilibrio activo y pasivo tiene como objetivo eliminar las inconsistencias dentro de un paquete de baterías, pero sus principios de implementación son fundamentalmente diferentes.
Para mayor claridad, este artículo define el equilibrio iniciado por el BMS a través de algoritmos como un equilibrio activo, mientras que el equilibrio que utiliza resistencias para disipar la energía se denomina equilibrio pasivo. El equilibrio activo implica la transferencia de energía, mientras que el equilibrio pasivo implica la disipación de energía.
Principios básicos de diseño de la batería
- La carga debe detenerse cuando la primera celda está completamente cargada.
- La descarga debe terminar cuando la primera celda se agota.
- Las células más débiles envejecen más rápido que las células más fuertes.
- -El celda con la carga más débil limitará en última instancia el paquete de baterías'S Capacidad utilizable (el enlace más débil).
- El gradiente de temperatura del sistema dentro del paquete de baterías hace que las celdas funcionen a temperaturas promedio más altas más débiles.
- Sin equilibrarse, la diferencia de voltaje entre las células más débiles y fuertes aumenta con cada ciclo de carga y descarga. Finalmente, una celda se acercará al voltaje máximo, mientras que otra se acerca a un voltaje mínimo, lo que impide las capacidades de carga y descarga del paquete.
Debido a la falta de coincidencia de las células a lo largo del tiempo y las condiciones de temperatura variable de la instalación, el equilibrio de células es esencial.
Las baterías de iones de litio enfrentan principalmente dos tipos de desajuste: desajuste de carga y desajuste de capacidad. La falta de coincidencia se produce cuando las células de la misma capacidad difieren gradualmente en la carga. El desajuste de la capacidad ocurre cuando las células con diferentes capacidades iniciales se usan juntas. Aunque las células generalmente se combinan bien si se producen casi al mismo tiempo con procesos de fabricación similares, los desajustes pueden surgir de las células con fuentes desconocidas o diferencias de fabricación significativas.
Equilibrio activo versus equilibrio pasivo
1. Propósito
Los paquetes de baterías consisten en muchas celdas conectadas a series, que es poco probable que sean idénticas. El equilibrio asegura que las desviaciones de voltaje de la celda se mantengan dentro de los rangos esperados, manteniendo la usabilidad y la capacidad general, evitando así daños y extendiendo la duración de la batería.
2. Comparación de diseño
- Equilibrio pasivo: típicamente descarga células de mayor voltaje usando resistencias, convirtiendo el exceso de energía en calor. Este método extiende el tiempo de carga para otras células pero tiene una eficiencia más baja.
- Equilibrio activo: una técnica compleja que redistribuye la carga dentro de las células durante los ciclos de carga y descarga, reduciendo el tiempo de carga y extendiendo la duración de la descarga. Generalmente emplea estrategias de equilibrio en el fondo durante las estrategias de alta y de equilibrio superior durante la carga.
- Comparación de pros y contras: El equilibrio pasivo es más simple y más barato pero menos eficiente, ya que desperdicia energía como calor y tiene efectos de equilibrio más lentos. El equilibrio activo es más eficiente, transfiriendo energía entre las células, lo que mejora la eficiencia de uso general y logra el equilibrio más rápidamente. Sin embargo, involucra estructuras complejas y mayores costos, con desafíos en la integración de estos sistemas en ICS dedicados.
Conclusión
El concepto de BMS se desarrolló inicialmente en el extranjero, con diseños de IC tempranos centrados en la detección de voltaje y temperatura. Posteriormente se introdujo el concepto de equilibrio, inicialmente utilizando métodos de descarga resistivos integrados en ICS. Este enfoque ahora está muy extendido, con compañías como TI, Maxim y Linear Produce tales chips, algunos controladores de interruptores integradores en los chips.
A partir de los principios y diagramas de equilibrio pasivo, si se compara una batería con un barril, las celdas son como las manchas. Las células con mayor energía son tablones largos, y aquellos con menor energía son tablas cortas. El equilibrio pasivo solo "acorta" las tablas largas, lo que resulta en energía desperdiciada e ineficiencias. Este método tiene limitaciones, incluida la disipación de calor significativa y los efectos de equilibrio lento en paquetes de gran capacidad.
El equilibrio activo, por el contrario, "llena las tablas cortas", transfiriendo energía de células de mayor energía a las de menor energía, lo que resulta en una mayor eficiencia y un nivel de equilibrio más rápido. Sin embargo, introduce problemas de complejidad y costos, con desafíos en el diseño de matrices de interruptores y controlar unidades.
Dadas las compensaciones, el equilibrio pasivo puede ser adecuado para las células con buena consistencia, mientras que el equilibrio activo es preferible para las células con mayores discrepancias.
Tiempo de publicación: agosto-27-2024
