Kirjoittaja: Sivuston editori Julkaisuaika: 2024-10-25 Alkuperä: Paikka
Modernissa akkutekniikassa kohtaamme usein termin 'akun tasapainottaminen. ' Mutta mitä se tarkoittaa? Perimmäinen syy on valmistusprosessissa ja paristoissa käytetyissä materiaaleissa, jotka johtavat eroihin yksittäisten solujen välillä akun sisällä. Näihin eroihin vaikuttaa myös ympäristö, jossa paristot toimivat, kuten lämpötila ja kosteus. Nämä variaatiot ilmenevät tyypillisesti akun jännitteen eroina. Lisäksi paristot kokevat luonnollisesti itsensä purkamisen johtuen aktiivisen materiaalin irrottamisesta elektrodista ja levyjen välisestä potentiaalierosta. Itse purkautumisnopeudet voivat vaihdella paristojen välillä valmistusprosessien erojen vuoksi.
Havainnollistaa tätä esimerkillä: Oletetaan, että akkuissa yhdellä solulla on korkeampi lataustila (SOC) kuin muilla. Latausprosessin aikana tämä solu saavuttaa ensin täyden varauksen, aiheuttaen muut solut, joita ei vielä ole täysin veloitettu lopettamaan lataamisen ennenaikaisesti. Sitä vastoin, jos yhdellä solulla on alhaisempi SOC, se saavuttaa purkautumisen rajajänniteen ensin purkautumisen aikana, estäen muita soluja vapauttamasta kokonaan varastoitua energiaa.
Tämä osoittaa, että akkukennojen välisiä eroja ei voida sivuuttaa. Tämän ymmärryksen perusteella syntyy akun tasapainottamisen tarve. Akun tasapainotustekniikan tavoitteena on minimoida tai eliminoida yksittäisten solujen väliset erot teknisten toimenpiteiden avulla akun yleisen suorituskyvyn optimoimiseksi ja elinikäisen pidentämisen pidentämiseksi. Akun tasapainotus ei vain paranna akun yleistä tehokkuutta, vaan myös pidentää merkittävästi akun käyttöikää. Siksi akun tasapainottamisen olemuksen ja merkityksen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää energian käytön optimoimiseksi.
Määritelmä: Akun tasapainotus tarkoittaa tiettyjen tekniikoiden ja menetelmien käyttöä sen varmistamiseksi, että jokainen akun yksittäinen solu ylläpitää yhdenmukaista jännitettä, kapasiteettia ja käyttöolosuhteita. Tämän prosessin tarkoituksena on optimoida akun suorituskyky ja maksimoida sen elinkaari teknisen toimenpiteen avulla.
Tärkeys: Ensinnäkin akun tasapainotus voi parantaa merkittävästi koko akun suorituskykyä. Tasapainottamalla yksittäisten solujen heikkenemisen aiheuttama suorituskyvyn hajoaminen voidaan välttää. Toiseksi tasapainottaminen auttaa pidentämään akkupakkauksen elinkaarta vähentämällä solujen välisiä ja kapasiteettieroja ja alentamalla sisäistä resistanssia, mikä pidentää tehokkaasti akun käyttöikää. Viimeiseksi, turvallisuusperspektiivistä, akun tasapainottamisen toteuttaminen voi estää yksittäisten solujen ylikuormituksen tai ylikuormituksen vähentäen mahdollisia turvallisuusriskejä, kuten lämpötilan.
Akun suunnittelu: Yksittäisten solujen välisen suorituskyvyn epäjohdonmukaisuuden ratkaisemiseksi suuret akkuvalmistajat innovaatio ja optimoivat alueilla, kuten akun suunnittelu, kokoonpano, materiaalin valinta, tuotantoprosessin hallinta ja huolto. Näihin pyrkimyksiin sisältyy solujen suunnittelun parantaminen, pakkaussuunnittelun optimointi, prosessien hallinnan parantaminen, raaka -aineiden tiukasti valinta, tuotannon seurannan vahvistaminen ja säilytysolosuhteiden parantaminen.
BMS (akunvalvontajärjestelmä) Tasapainotustoiminto: Säätämällä yksittäisten solujen välistä energiajakaumaa BMS vähentää epäjohdonmukaisuutta ja lisää akun käyttökelpoista kapasiteettia ja käyttöikää. BMS: ssä on kaksi päämenetelmää: passiivinen tasapainotus ja aktiivinen tasapainotus.
Passiivinen tasapainotus, joka tunnetaan myös nimellä energian hajoamisen tasapainotus, toimii vapauttamalla ylimääräistä energiaa soluista, joilla on korkeampi jännite tai kapasiteetti lämmön muodossa, vähentäen siten niiden jännitettä ja kapasiteettia vastaamaan muita soluja. Tämä prosessi perustuu pääasiassa yksittäisiin soluihin kytkettyihin rinnakkaisiin vastuksiin ylimääräisen energian sekoittamiseen.
Kun solun varaus on korkeampi kuin muilla, ylimääräinen energia hajotetaan rinnakkaisen vastuksen läpi saavuttaen tasapainon muiden solujen kanssa. Yksinkertaisuuden ja edullisten kustannusten vuoksi passiivista tasapainottamista käytetään laajasti erilaisissa akkujärjestelmissä. Sillä on kuitenkin huomattavan energian menetyksen haitta, koska energia häviää lämpöä sen sijaan, että sitä käytetään tehokkaasti. Insinöörit rajoittavat tasapainotusvirran yleensä alhaiselle tasolle (noin 100 mA). Rakenteen yksinkertaistamiseksi tasapainotusprosessilla on sama johdotusvaljaat keräysprosessin kanssa, ja nämä kaksi toimii vuorotellen. Vaikka tämä muotoilu vähentää järjestelmän monimutkaisuutta ja kustannuksia, se johtaa myös alhaisempaan tasapainotustehokkuuteen ja pidempaan aikaan havaittavien tulosten saavuttamiseksi. Passiivista tasapainottamista on kahta päätyyppiä: kiinteät shunttivastukset ja kytkettyjä shunttivastuksia. Entinen yhdistää kiinteän šuntin ylikuormituksen estämiseksi, kun taas jälkimmäinen hallitsee tarkalleen siirtymistä ylimääräisen energian hajottamiseen.
Toisaalta aktiivinen tasapainotus on tehokkaampi energianhallintamenetelmä. Ylimääräisen energian hajottamisen sijasta se siirtää energiaa soluista, joilla on korkeampi kapasiteetti, soluihin, joilla on alhaisempi kapasiteetti käyttämällä erityisesti suunniteltuja piirejä, jotka sisältävät komponentteja, kuten induktorit, kondensaattorit ja muuntajat. Tämä ei vain tasapainottaa solujen välistä jännitettä, vaan myös lisää energian kokonaiskäyttöastetta.
Esimerkiksi latauksen aikana, kun solu saavuttaa ylemmän jännitteensa, BMS aktivoi aktiivisen tasapainotusmekanismin. Se tunnistaa solut, joilla on suhteellisen alhaisempi kapasiteetti ja siirtää energiaa korkeajännitekennosta näihin matalajännitteisiin soluihin huolellisesti suunnitellun tasapainotuspiirin kautta. Tämä prosessi on sekä tarkka että tehokas, mikä parantaa huomattavasti akun suorituskykyä.
Sekä passiivinen että aktiivinen tasapainotus on kriittinen rooli akun käyttökelpoisen kapasiteetin lisäämisessä, elinkaaren pidentämisestä ja järjestelmän kokonaistehokkuuden parantamiseksi.
Kun verrataan passiivista ja aktiivista tasapainotustekniikkaa, käy selväksi, että ne eroavat merkittävästi suunnittelufilosofiastaan ja toteutuksestaan. Aktiiviseen tasapainoon sisältyy tyypillisesti monimutkaisia algoritmeja tarkan energian määrän laskemiseksi siirtämiseen, kun taas passiivinen tasapainotus riippuu enemmän kytkintoimintojen ajoituksen tarkkaan ohjaamisesta ylimääräisen energian hajottamiseksi.
Koko tasapainotusprosessin ajan järjestelmä tarkkailee jatkuvasti kunkin solun parametrien muutoksia varmistaakseen, että tasapainotusoperaatiot eivät ole vain tehokkaita, vaan myös turvallisia. Kun solujen väliset erot kuuluvat ennalta määritettyyn hyväksyttävään alueeseen, järjestelmä lopettaa tasapainotusoperaation.
Valitsemalla asianmukaisen tasapainotusmenetelmän huolellisesti, hallitsemalla tasapainotusnopeutta ja astetta tiukasti tasapainotusprosessin aikana syntyneen lämmön hallitseminen, akun suorituskyky ja elinkaari voidaan parantaa huomattavasti.
