Autor: saidi toimetaja Avalda aeg: 2024-10-25 Päritolu: Sait
Kaasaegses akutehnoloogias kohtame sageli terminit 'aku tasakaalustamine.', Aga mida see tähendab? Juurpõhjus seisneb tootmisprotsessis ja akudes kasutatud materjalides, mis põhjustavad aku patareides erinevusi üksikute lahtrite vahel. Neid erinevusi mõjutab ka keskkond, milles akud töötavad, näiteks temperatuur ja niiskus. Need variatsioonid avalduvad tavaliselt aku pinge erinevustena. Lisaks kogevad akud loomulikult enesehüvitist aktiivse materjali eraldumise tõttu elektroodidest ja potentsiaalse erinevuse tõttu plaatide vahel. Enesehoolduskiirus võib akude vahel erineda tootmisprotsesside erinevuste tõttu.
Illustreerime seda näitega: Oletame, et akupakendis on ühel lahtril kõrgem laadimisseisund (SOC) kui teistel. Laadimisprotsessi ajal jõuab see lahter kõigepealt täieliku laengu, põhjustades ülejäänud rakud, mis pole veel täielikult laetud laadimise enneaegse lõpetamise. Vastupidiselt, kui ühel lahtril on madalam SOC, jõuab see tühjenemise pinge kõigepealt tühjenemise ajal, takistades teistel lahtritel oma salvestatud energiat täielikult vabastamast.
See näitab, et aku lahtrite erinevusi ei saa ignoreerida. Selle mõistmise põhjal tekib aku tasakaalustamise vajadus. Akude tasakaalustamise tehnoloogia eesmärk on tehniliste sekkumiste kaudu üksikute lahtrite erinevusi minimeerida või kõrvaldada, et optimeerida aku üldist jõudlust ja pikendada selle eluiga. Akude tasakaalustamine mitte ainult ei paranda aku üldist tõhusust, vaid pikendab ka aku tööiga märkimisväärselt. Seetõttu on energia kasutamise optimeerimiseks ülioluline mõista akude tasakaalustamise olemust ja olulisust.
Definitsioon: aku tasakaalustamine viitab konkreetsete tehnikate ja meetodite kasutamisele, et tagada, et iga akupaketi üksik lahtris säilitaks järjepideva pinge, mahutavuse ja töötingimused. Selle protsessi eesmärk on aku jõudluse optimeerimine ja selle eluea maksimeerimine tehnilise sekkumise kaudu.
Tähtsus: esiteks võib aku tasakaalustamine märkimisväärselt parandada kogu aku jõudlust. Tasakaalustades saab vältida üksikute rakkude halvenemisest põhjustatud jõudluse halvenemist. Teiseks aitab tasakaalustamine pikendada aku eluiga, vähendades rakkude vahelist pinge- ja mahutavuse erinevusi ning vähendades sisemist takistust, mis pikendab tõhusalt aku eluiga. Lõpuks võib ohutuse seisukohast akude tasakaalustamise rakendamine ära hoida üksikute rakkude ülelaadimise või üleajutamise, vähendades võimalikke ohutusriske nagu termiline põgenemine.
Aku kujundamine: üksikute lahtrite vahelise jõudluse ebajärjekindluse lahendamiseks uuendavad peamised akutootjad pidevalt ja optimeerides sellistes valdkondades nagu aku kujundamine, montaaž, materjalide valimine, tootmisprotsesside juhtimine ja hooldus. Need jõupingutused hõlmavad rakkude kujundamise parandamist, pakkide disaini optimeerimist, protsesside kontrolli suurendamist, toorainete rangelt valimist, tootmise jälgimise tugevdamist ja salvestusolude parandamist.
BMS (aku jälgimissüsteem) Tasakaalustamise funktsioon: reguleerides üksikute lahtrite vahelist energiajaotust, vähendab BMS ebajärjekindlust ja suurendab kasutatavat mahtu ja eluiga aku. BMS -i tasakaalustamise saavutamiseks on kaks peamist meetodit: passiivne tasakaalustamine ja aktiivne tasakaalustamine.
Passiivne tasakaalustamine, tuntud ka kui energia hajumise tasakaalustamine, toimib, vabastades kõrgema pinge või mahutavusega rakkude liigse energia soojuse kujul, vähendades sellega nende pinget ja võimet teiste rakkude sobitamiseks. See protsess tugineb peamiselt üksikute rakkudega ühendatud paralleelsetele takistitele, et liigset energiat varjata.
Kui lahtril on suurem laeng kui teistel, hajub liigne energia paralleelse takisti kaudu, saavutades tasakaalu teiste rakkudega. Lihtsuse ja odavate kulude tõttu kasutatakse passiivset tasakaalustamist laialdaselt erinevates akusüsteemides. Kuid sellel on märkimisväärne energiakaotus, kuna energia hajub soojusena, mitte seda tõhusalt kasutamiseks. Insenerid piiravad tavaliselt tasakaaluvoolu madalale tasemele (umbes 100 mA). Konstruktsiooni lihtsustamiseks jagab tasakaalustamisprotsess sama juhtmestikku kogumisprotsessiga ja kaks töötavad vaheldumisi. Kuigi see disain vähendab süsteemi keerukust ja kulusid, põhjustab see ka väiksemat tasakaalustamise tõhusust ja pikemat aega märgatavate tulemuste saavutamiseks. Passiivse tasakaalustamise tüüpi on kahte peamist tüüpi: fikseeritud šundi takistid ja lülitatud šunttakistid. Esimene ühendab ülelaadimise vältimiseks fikseeritud šundi, teine aga kontrollib ülemäärast energiat hajutama.
Aktiivne tasakaalustamine seevastu on tõhusam energiahaldusmeetod. Liigse energia hajutamise asemel edastab see energiat suurema mahutavusega lahtritest madalama mahutavusega, kasutades spetsiaalselt konstrueeritud vooluringid, mis sisaldavad komponente nagu induktorid, kondensaatorid ja trafod. See mitte ainult ei tasakaalusta rakkude vahelist pinget, vaid suurendab ka energia kasutamise kiirust.
Näiteks laadimise ajal aktiveerib BMS aktiivse tasakaalustamismehhanismi, kui lahter jõuab ülemise pingepiiri. See identifitseerib suhteliselt väiksema mahutavusega rakud ja kannab energiat kõrgepinge lahtrist nendesse madalapingerakkudesse hoolikalt kujundatud tasakaaluringi kaudu. See protsess on nii täpne kui ka tõhus, suurendades oluliselt aku jõudlust.
Nii passiivsel kui ka aktiivsel tasakaalustamisel mängivad kriitilisi rolle aku kasutatava mahu suurendamisel, selle eluea pikendamisel ja süsteemi üldise tõhususe parandamisel.
Passiivse ja aktiivse tasakaalustamise tehnoloogiate võrdlemisel saab selgeks, et need erinevad oma disainifilosoofia ja teostuse osas märkimisväärselt. Aktiivne tasakaalustamine hõlmab tavaliselt keerulisi algoritme, et arvutada ülekande energiakogus, samas kui passiivne tasakaalustamine sõltub rohkem lülititoimingute ajastamise täpseks kontrollimiseks, et liigset energiat hajutada.
Tasakaalustamisprotsessi vältel jälgib süsteem pidevalt iga raku parameetrite muutusi, tagamaks, et tasakaalustusoperatsioon pole mitte ainult tõhus, vaid ka ohutu. Kui rakkude erinevused jäävad eelnevalt määratletud vastuvõetavasse vahemikku, lõpetab süsteem tasakaalustamise.
Valides hoolikalt sobiva tasakaalustamismeetodi, kontrollides rangelt tasakaalustuskiirust ja kraadi ning juhtides tõhusalt tekkivat soojust, mis on tekkinud tasakaalustamisprotsessis, saab aku jõudlust ja eluiga märkimisväärselt parandada.
