מחבר: עורך אתרים פרסום זמן: 2024-10-25 מקור: אֲתַר
בטכנולוגיית סוללות מודרנית, לעתים קרובות אנו נתקלים במונח 'איזון סוללות. ' אבל מה המשמעות של זה? סיבת השורש טמונה בתהליך הייצור ובחומרים המשמשים בסוללות, המובילים להבדלים בין תאים בודדים בתוך חבילת סוללה. הבדלים אלה מושפעים גם מהסביבה בה פועלים הסוללות, כמו טמפרטורה ולחות. וריאציות אלה מתבטאות בדרך כלל כהבדלים במתח הסוללה. בנוסף, סוללות חוות באופן טבעי פריקה עצמית עקב ניתוק של חומר פעיל מהאלקטרודות וההבדל הפוטנציאלי בין הלוחות. שיעורי הפריקה העצמית יכולים להשתנות בין הסוללות בגלל הבדלים בתהליכי הייצור.
בואו נמחיש זאת בדוגמה: נניח שבחפיסת סוללות, לתא אחד יש מצב מטען גבוה יותר (SOC) מאשר האחרים. במהלך תהליך הטעינה, תא זה יגיע תחילה למטען מלא, ויגרום לשאר התאים שעדיין לא טעונים במלואם להפסיק להטעין בטרם עת. לעומת זאת, אם לתא אחד יש SOC נמוך יותר, הוא יגיע תחילה למתח ניתוק הפריקה שלו במהלך השחרור, וימנע מהתאים האחרים לשחרר באופן מלא את האנרגיה המאוחסנת שלהם.
זה מדגים שלא ניתן להתעלם מהבדלים בין תאי הסוללה. בהתבסס על הבנה זו, מתעורר הצורך באיזון סוללות. טכנולוגיית איזון הסוללות נועדה למזער או לבטל את ההבדלים בין תאים בודדים באמצעות התערבויות טכניות כדי לייעל את הביצועים הכוללים של חבילת הסוללה ולהרחיב את אורך החיים שלה. לא רק שאיזון הסוללות משפר את היעילות הכוללת של חבילת הסוללה, אלא שהוא גם מרחיב משמעותית את חיי השירות של הסוללה. לכן הבנת המהות והחשיבות של איזון הסוללות היא קריטית למיטוב ניצול האנרגיה.
הגדרה: איזון סוללות מתייחס לשימוש בטכניקות ושיטות ספציפיות כדי להבטיח שכל תא בודד בחבילת סוללה שומר על תנאי מתח, קיבולת ותנאי הפעלה עקביים. תהליך זה מכוון לייעל את ביצועי הסוללה ולמקסם את אורך החיים שלו באמצעות התערבות טכנית.
חשיבות: ראשית, איזון סוללות יכול לשפר משמעותית את הביצועים של כל חבילת הסוללה. על ידי איזון ניתן להימנע מהשפלת הביצועים הנגרמת כתוצאה מהידרדרות של תאים בודדים. שנית, איזון מסייע בהרחבת אורך החיים של חבילת הסוללה על ידי הפחתת הפרשי המתח והיכולת בין תאים והורדת התנגדות פנימית, מה שמאריך ביעילות את חיי הסוללה. לבסוף, מנקודת מבט בטיחותית, יישום איזון סוללות יכול למנוע טעינת יתר או גירוי יתר של תאים בודדים, ולהפחית את סיכוני הבטיחות הפוטנציאליים כמו בריחה תרמית.
תכנון סוללות: כדי לטפל בחוסר עקביות בביצועים בין תאים בודדים, יצרני הסוללות העיקריים מחדשים ומיטבים ברציפות באזורים כמו תכנון סוללות, הרכבה, בחירת חומרים, בקרת תהליכי ייצור ותחזוקה. מאמצים אלה כוללים שיפור תכנון תאים, אופטימיזציה של תכנון חבילות, שיפור בקרת תהליכים, בחירת חומרי גלם בקפדנות, חיזוק ניטור הייצור ושיפור תנאי האחסון.
BMS (מערכת ניטור סוללות) פונקציית איזון: על ידי התאמת חלוקת האנרגיה בין תאים בודדים, BMS מצמצמת את חוסר העקביות ומגדילה את הקיבולת השימושית ואת תוחלת החיים של חבילת הסוללה. ישנן שתי שיטות עיקריות להשגת איזון ב- BMS: איזון פסיבי ואיזון פעיל.
איזון פסיבי, המכונה גם איזון פיזור אנרגיה, פועל על ידי שחרור אנרגיה עודפת מתאים עם מתח או יכולת גבוהה יותר בצורה של חום, ובכך הפחתת המתח שלהם ויכולתם להתאים תאים אחרים. תהליך זה מסתמך בעיקר על נגדים מקבילים המחוברים לתאים האישיים כדי לנקוט עודף אנרגיה.
כאשר לתא יש מטען גבוה יותר מאחרים, האנרגיה העודפת מתפוגגת דרך הנגד המקביל, ומשיגה איזון עם התאים האחרים. בשל הפשטות והעלות הנמוכה שלה, איזון פסיבי נמצא בשימוש נרחב במערכות סוללות שונות. עם זאת, יש לו את החיסרון של אובדן אנרגיה משמעותי, מכיוון שהאנרגיה מתפוגגת כחום ולא מנוצלת ביעילות. מהנדסים בדרך כלל מגבילים את זרם האיזון לרמה נמוכה (בערך 100mA). כדי לפשט את המבנה, תהליך האיזון חולק את אותו רתמת חיווט עם תהליך האיסוף, והשניים פועלים לסירוגין. בעוד שתכנון זה מקטין את מורכבות המערכת ועלות המערכת, הוא גם מביא ליעילות איזון נמוכה יותר ולזמן ארוך יותר להשגת תוצאות בולטות. ישנם שני סוגים עיקריים של איזון פסיבי: נגדי שאנט קבועים ונגדי Shunt. הראשון מחבר בין שאנט קבוע למניעת טעינת יתר, ואילו האחרון שולט במדויק על המעבר לפיזור עודף אנרגיה.
איזון פעיל, לעומת זאת, הוא שיטת ניהול אנרגיה יעילה יותר. במקום לפזר אנרגיה עודפת, היא מעבירה אנרגיה מתאים עם קיבולת גבוהה יותר לאנשים עם קיבולת נמוכה יותר באמצעות מעגלים מעוצבים במיוחד הכוללים רכיבים כמו משרנים, קבלים ושנאים. זה לא רק מאזן את המתח בין התאים אלא גם מגדיל את קצב ניצול האנרגיה הכולל.
לדוגמה, במהלך הטעינה, כאשר תא מגיע למגבלת המתח העליון שלו, ה- BMS מפעיל את מנגנון האיזון הפעיל. הוא מזהה תאים עם קיבולת נמוכה יחסית ומעביר אנרגיה מתא המתח הגבוה לתאים מתח נמוך אלה דרך מעגל איזון מעוצב בקפידה. תהליך זה הוא מדויק ויעיל כאחד, ומשפר מאוד את הביצועים של חבילת הסוללה.
איזון פסיבי וגם פעיל ממלאים תפקידים קריטיים בהגדלת היכולת השמישה של חבילת הסוללה, בהרחבת אורך החיים שלה ובשיפור יעילות המערכת הכללית.
כאשר משווים בין טכנולוגיות איזון פסיביות ופעילות, מתברר כי הם נבדלים באופן משמעותי בפילוסופיית העיצוב שלהם ובביצועם. איזון פעיל כולל בדרך כלל אלגוריתמים מורכבים כדי לחשב את כמות האנרגיה המדויקת להעברה, ואילו איזון פסיבי מסתמך יותר על שליטה מדויקת על העיתוי של פעולות המתג כדי לפזר אנרגיה עודפת.
לאורך כל תהליך האיזון, המערכת עוקבת אחר שינויים ברציפות בפרמטרים של כל תא כדי להבטיח כי פעולות האיזון אינן יעילות רק אלא גם בטוחות. ברגע שההבדלים בין התאים נופלים בטווח מקובל מוגדר מראש, המערכת תסיים את פעולת האיזון.
על ידי בחירה בזהירות בשיטת האיזון המתאימה, שליטה קפדנית על מהירות האיזון והדרגה, וניהול יעיל של החום שנוצר במהלך תהליך האיזון, ניתן לשפר באופן משמעותי את הביצועים ותוחלת החיים של חבילת הסוללה.
