Lithium-Batteriepacks si wéi Motoren, déi net vill Ënnerhalt brauchen; aBMSouni eng Ausbalancéierungsfunktioun ass nëmmen en Datensammler a kann net als Managementsystem ugesi ginn. Souwuel aktiv wéi och passiv Ausbalancéierung zielen drop of, Inkonsistenzen an engem Batteriepack ze eliminéieren, awer hir Ëmsetzungsprinzipie sinn fundamental ënnerschiddlech.
Fir d'Kloerheet definéiert dësen Artikel d'Ausbalancéierung, déi vum BMS iwwer Algorithmen initiéiert gëtt, als aktiv Ausbalancéierung, während d'Ausbalancéierung, déi Widderstänn benotzt fir Energie ze dissipéieren, als passiv Ausbalancéierung bezeechent gëtt. Aktiv Ausbalancéierung ëmfaasst Energietransfer, während passiv Ausbalancéierung Energiedissipatioun ëmfaasst.
Basisprinzipie vum Batteriepack-Design
- D'Lade muss ophalen, wann déi éischt Zell voll gelueden ass.
- D'Entladung muss ophalen, wann déi éischt Zell eidel ass.
- Schwacher Zellen altern méi séier wéi méi staark Zellen.
- -Déi Zell mat der schwaachster Ladung limitéiert schlussendlech d'Batteriepack's brauchbar Kapazitéit (dat schwaachst Glied).
- De Systemtemperaturgradient am Batteriepack mécht d'Zellen méi schwaach, déi bei méi héijen Duerchschnëttstemperature funktionéieren.
- Ouni Ausgläich klëmmt den Spannungsënnerscheed tëscht de schwaachsten an de stäerksten Zellen mat all Op- an Entladungszyklus. Schlussendlech erreecht eng Zell déi maximal Spannung, während eng aner déi minimal Spannung erreecht, wat d'Op- an Entladungsfäegkeete vum Batterie behënnert.
Wéinst dem Ongläichgewiicht vun den Zellen am Laf vun der Zäit an de variéierende Temperaturkonditiounen vun der Installatioun ass d'Zellbalancéierung essentiell.
Lithium-Ionen-Batterien hunn haaptsächlech zwou Zorte vu Mismatch: Lademismatch a Kapazitéitsmismatch. Lademismatch geschitt wann Zellen mat der selwechter Kapazitéit sech graduell an der Ladung ënnerscheeden. Kapazitéitsmismatch geschitt wann Zellen mat ënnerschiddlechen initialen Kapazitéiten zesumme benotzt ginn. Och wann Zellen am Allgemengen gutt iwwereneestëmmen, wa se ongeféier zur selwechter Zäit mat ähnleche Produktiounsprozesser produzéiert ginn, kënnen Mismatches duerch Zellen mat onbekannte Quellen oder bedeitende Produktiounsënnerscheeder entstoen.
Aktiv Ausbalancéierung vs. Passiv Ausbalancéierung
1. Zweck
Batteriepacks bestinn aus ville seriegeschalteten Zellen, déi wahrscheinlech net identesch sinn. D'Ausbalancéierung garantéiert, datt d'Ofwäichunge vun der Zellspannung am erwaarten Beräich gehale ginn, wouduerch d'allgemeng Benotzbarkeet a Kontrolléierbarkeet erhale bleiwen, wouduerch Schied verhënnert ginn an d'Batterielaufzäit verlängert gëtt.
2. Designvergläich
- Passiv Ausbalancéierung: Entléisst typescherweis Zellen mat héijer Spannung mat Hëllef vu Widderstänn, wouduerch iwwerschësseg Energie an Hëtzt ëmgewandelt gëtt. Dës Method verlängert d'Ladezäit fir aner Zellen, huet awer eng méi niddreg Effizienz.
- Aktiv Ausbalancéierung: Eng komplex Technik, déi d'Ladung an den Zellen während den Oplued- an Entladungszyklen nei verdeelt, wouduerch d'Opluedzäit reduzéiert an d'Entladungsdauer verlängert gëtt. Si benotzt normalerweis Strategien no ënnen beim Entladen an Strategien no uewen beim Laden.
- Vir- an Nodeeler Verglach: Passiv Ausbalancéierung ass méi einfach a méi bëlleg, awer manner effizient, well se Energie als Hëtzt verschwend a méi lues Ausbalancéierungseffekter huet. Aktiv Ausbalancéierung ass méi effizient, andeems se Energie tëscht Zellen iwwerdroe, wat d'Gesamtnotzungseffizienz verbessert an d'Gläichgewiicht méi séier erreecht. Et ëmfaasst awer komplex Strukturen a méi héich Käschten, mat Erausfuerderungen bei der Integratioun vun dëse Systemer an dedizéierten ICs.
Conclusioun
De Konzept vum BMS gouf ufanks am Ausland entwéckelt, mat fréien IC-Designen, déi sech op Spannungs- an Temperaturdetektioun konzentréiert hunn. De Konzept vum Ausbalancéieren gouf spéider agefouert, ufanks mat Hëllef vun resistive Entladungsmethoden, déi an ICs integréiert waren. Dësen Usaz ass elo wäit verbreet, mat Firmen wéi TI, MAXIM a LINEAR, déi sou Chips produzéieren, an e puer dovunner integréieren Schaltertreiber an d'Chips.
No de Prinzipien an Diagrammer vum passive Balancéieren, wann e Batteriepack mat engem Fass verglach gëtt, sinn d'Zellen wéi d'Stäbchen. Zellen mat méi héijer Energie si laang Planken, an déi mat manner Energie si kuerz Planken. Passiv Balancéieren "verkierzt" nëmmen déi laang Planken, wat zu Energieverschwendung an Ineffizienz féiert. Dës Method huet Aschränkungen, dorënner eng bedeitend Hëtztofléisung a lues Balancéierungseffekter a Batterien mat grousser Kapazitéit.
Aktiv Ausbalancéierung, am Géigesaz dozou, "fëllt déi kuerz Planken aus" andeems se Energie vun Zellen mat méi héijer Energie op Zellen mat manner Energie transferéiert, wat zu enger méi héijer Effizienz an engem méi schnelle Gläichgewiicht féiert. Wéi och ëmmer, bréngt et Komplexitéit a Käschteproblemer mat sech, mat Erausfuerderungen beim Design vu Schaltermatrizen a beim Steieren vun Undriff.
Wéinst den Ofwägungen kann e passivt Ausbalancéieren fir Zellen mat gudder Konsistenz gëeegent sinn, während aktivt Ausbalancéieren fir Zellen mat gréisseren Diskrepanzen virgezunn ass.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 27. August 2024
