Gestione di l'equalizazione di u sistema di batterie di l'energia
Per equilibrà a capacità è e differenze d'energia trà e cellule individuali in un pacchettu di batteria è migliurà a rata d'utilizazione di l'energia di u pacchettu di batterie, un circuitu di equalizazione hè necessariu durante u prucessu di carica è scaricamentu. Basatu nantu à cumu u circuitu cunsuma l'energia durante u prucessu di equalizazione, pò esse divisu in dui categurie principali: u tipu di dissipazione di l'energia è u tipu di dissipazione di energia non -. U tipu di dissipazione di l'energia dissipa l'energia eccessiva cum'è calore, mentre chì u tipu di dissipazione di energia non -trasferisce o converte l'energia eccessiva in altre batterie.
Gestione di l'equilibriu di u tipu di dissipazione di energia -
I circuiti di equalizazione di dissipazione di energia -tipu à ottene l'equalizazione shunting u currenti di carica attraversu resistori paralleli in celle di batterie individuali, cum'è mostra in Figura 8-12. Sta struttura di circuitu hè simplice, è u prucessu di equalizazione hè generalmente cumpletu durante a carica. Tuttavia, ùn pò micca rinfurzà a putenza di e cellule individuali di bassa -capacità, risultatu in un perdu di energia è una carica aumentata in u sistema di gestione termale. L'apparecchi elettrici di dissipazione di energia sò generalmente in duie categorie:
L'apparecchi elettrichi di dissipazione di energia-di sò generalmente in duie categurie: Prima, un circuitu di carica di equalizazione di resistenza di shunt constante, induve una resistenza di shunt hè sempre cunnessa in parallelu à ogni cellula di batteria. Stu metudu hè carattarizatu da una alta affidabilità è un grande valore di resistenza di shunt, riducendu e differenze in a tensione di a cellula individuale per via di l'auto-scarica per un shunt fissu. U so svantaghju hè chì a resistenza di shunt cunsumu constantemente u putere durante a carica è a scaricamentu, risultatu in una perdita di energia significativa; hè generalmente adattatu per l'applicazioni induve l'energia pò esse rifornita prontamente.
Siconda, un switch -circuitu di carica di equalizazione di resistenza di shunt cuntrullata, induve a resistenza di shunt hè cuntrullata da un interruttore. Durante a carica, quandu a tensione individuale di a batteria righjunghji a tensione di cutoff, u dispusitivu di equalizazione impedisce a sovraccarica è cunverte l'energia eccessiva in calore. Stu circuitu di equalizazione opera durante a carica è pò shunt u currente à e cellule individuali cù tensioni più altu durante a carica. U so svantaghju hè chì per via di u tempu di equalizazione limitatu, a grande quantità di calore generata durante u shunt deve esse dissipata in una manera puntuale attraversu u sistema di gestione termale, chì hè soprattuttu notu in i pacchetti di batterie cù capacità più grande.
Per esempiu, in una batteria di 10Ah, una diferenza di tensione di 100mV pò esse risultatu in una diferenza di capacità di più di 500mAh. Se u tempu di equalizazione hè di 2 ore, a corrente di shunt hè 250mA, a resistenza di shunt hè di circa 14Ω, è u calore generatu hè di circa 2Wh.
Gestione di l'equalizazione senza -dissipazione di energia
I circuiti di dissipazione di energia non -consumanu assai menu energia cà i circuiti di dissipazione di energia, ma a so struttura di circuitu hè relativamente cumplessa. Puderanu esse divisu in dui tipi: equalizazione di cunversione d'energia è equalizazione di trasferimentu di energia.
Balancing di cunversione di energia
L'equilibriu di a cunversione di l'energia usa i segnali di cunversione per rinfurzà l'energia di e cellule individuali da u pacchettu di bateria generale o cunvertisce l'energia di e cellule individuali in u pacchettu di batterie generale. A cunversione da l'energia di a cellula individuale à l'energia generale hè tipica durante u prucessu di carica di a batteria, cum'è mostra in Figura 8-13. Stu circuitu detecta a tensione di ogni cellula individuali; quandu a tensione di una cellula individuale righjunghji un certu valore, u modulu di equilibriu principia à travaglià. Devia u currente di carica in a cellula individuale per riduce a tensione di carica, è u currente deviatu hè cunvertitu da u modulu è rinviatu à l'autobus di carica, ottenendu l'equilibriu. Certi metudi di equilibriu di cunversione d'energia ponu ancu aduprà induttori freewheeling per compie a cunversione d'energia da e cellule individuali à u pacchettu di batterie.
U circuitu per cunvertisce l'energia di tuttu u pacchettu di bateria à e cellule individuali hè mostratu in Figura 8-14. Stu metudu hè ancu chjamatu equilibriu supplementu. Durante u prucessu di carica, u modulu di carica principale carica prima u pacchettu di batterie, mentre chì u circuitu di rilevazione di tensione monitoreghja ogni cellula individuale. Quandu a tensione di ogni cellula individuale hè troppu alta, u circuitu di carica principale si chjude, è dopu u modulu di carica di equilibriu supplementu cumencia à carricà a batteria. Per mezu di un disignu ottimizatu, a tensione di carica in u modulu di equilibriu hè applicata à ogni cellula individuale via un convertitore DC / DC indipendente è un trasformatore di bobina coaxial, aghjunghjendu un avvolgimentu secundariu identicu. Questu assicura chì e cellule cù una tensione più alta ricevenu menu energia da u circuitu di carica ausiliaria, mentre chì e cellule cù una tensione più bassa ricevenu più energia, ottenendu cusì l'equilibriu. U prublema cù stu metudu hè chì u cuntrollu di a cunsistenza di l'avvolgimentu secundariu hè difficiule. Ancu cun turni identici, cunsiderendu l'induttanza di fuga di u transformatore è l'induttanza mutuale trà l'avvolgimentu secundariu, e cellule individuali ùn ponu micca riceve a stessa tensione di carica. Inoltre, a bobina coaxial sperimenta ancu una certa dissipazione di l'energia, è stu metudu di equilibriu solu indirizza i squilibri di carica, fallendu à affruntà i squilibri in u statu di scarica.
Balancing di trasferimentu di energia
L'equilibriu di trasferimentu d'energia utilizeghja elementi di almacenamentu d'energia, cum'è induttori o condensatori, per trasferisce a carica da cellule individuali di -alta capacità à celle di capacità- più bassa in un pacchettu di batteria, cum'è mostra in Figura 8-15. Stu circuitu trasferisce l'energia trà e cellule adiacenti cambiando i condensatori, trasferendu a carica da celle d'alta -tensione à bassa -cellula per ottene l'equilibriu. In alternativa, u trasferimentu di energia bidirezionale trà e cellule adiacenti pò esse ottenutu usendu u almacenamentu di energia induttiva. Stu circuitu hà una perdita d'energia assai bassa, ma esige trasferimenti multipli durante l'equilibriu, risultatu in un longu tempu di equilibriu è rende micca adattatu per i pacchetti di batterie multi-cellule. Un metudu di equilibriu-di cunversione di condensatore migliuratu pò aumentà a velocità di equilibriu selezziunate e cellule individuali di tensione più alta è di tensione più bassa per u trasferimentu di energia. Tuttavia, a determinazione di l'energia è l'implementazione di u circuitu di commutazione in l'equilibriu di trasferimentu di energia sò relativamente difficili.
In più di i metudi di equilibriu sopra, a carica di trickle pò ancu esse usata per ottene l'equilibriu di a batteria durante l'applicazioni di carica. Questu hè u metudu più simplice è ùn richiede micca circuiti ausiliari esterni. Implica a carica continuamente di u pacchettu di batteria cunnessu in serie-cun un picculu currente. Perchè u currente di carica hè assai chjuca, a sovraccarica hà pocu impattu nantu à una batteria completamente carica. Siccomu una batteria completamente carica ùn pò micca cunvertisce più energia elettrica in energia chimica, l'energia eccessiva serà cunvertita in calore. Batterie chì ùn sò micca cumpletamente caricate, però, ponu cuntinuà à riceve energia elettrica finu à ch'elli ghjunghjenu a carica completa. In questu modu, dopu un periudu relativamente longu, tutte e batterie ghjunghjeranu a carica completa, ottenendu cusì l'equalizazione di capacità. Tuttavia, stu metudu richiede un tempu di carica di equalizazione assai longu è cunsuma una quantità considerableu di energia per ottene l'equalizazione. Inoltre, stu metudu hè inefficace in a gestione di l'equalizazione di scaricamentu.
Prublemi in l'applicazione
Soluzioni esistenti di equilibriu di a batteria determinanu principalmente a capacità di a batteria basatu nantu à a tensione di u pacchettu di batterie-un metudu di equilibriu basatu in tensione-. Per ottene l'equilibriu di a batteria, l'alta precisione è precisione in a rilevazione di tensione sò cruciali. A corrente di fuga in u circuitu di rilevazione di tensione hà un impattu direttu nantu à a coherenza di a batteria. Dunque, cuncepisce un circuitu di rilevazione di tensione simplice è efficiente hè una sfida chjave per i circuiti di equilibriu. Inoltre, a tensione ùn hè micca a sola misura di a capacità di a bateria. A resistenza interna è a resistenza di cuntattu in u metudu di cunnessione causanu ancu variazioni di tensione. Per quessa, s'appoghjanu solu à a tensione per l'equilibriu pò purtà à un over-equilibriu è energia sprecata. In i casi estremi, pò ancu causà sbilanciamenti in u pacchettu di bateria, malgradu l'equilibriu di capacità iniziale.
I circuiti di dissipazione di l'energia sò simplici in struttura, ma i resistori di equilibriu cunsuma energia durante u shunting currente è generanu calore, causendu prublemi di gestione termale. Siccomu limitanu essenzialmente tensioni terminali eccessivamente alti o bassi in cellule individuali per via di dissipazione di energia, sò adattati solu per l'equilibriu staticu. A so alta -aumentu di a temperatura riduce l'affidabilità di u sistema, chì li rende inadatti per l'equilibriu dinamicu. Stu metudu hè adattatu solu per i pacchetti di batterie chjuchi o di bassa -capacità.
I circuiti di trasferimentu d'energia sò un metudu di cumpensu di capacità di a bateria, induve una batteria di capacità -più alta cuntribuisce una certa energia per cumpensà una batteria di capacità-più bassa. Mentri fattibile, stu metudu hè cumplessu, voluminoso è caru per via di a necessità di monitorà a tensione di e cellule individuali in u circuitu propiu. Inoltre, u trasferimentu di l'energia hè ottenutu per mezu di un mediu di almacenamiento d'energia, chì introduce cunsumu d'energia è prublemi di cuntrollu. Stu metudu di equilibriu hè generalmente utilizatu in pacchetti di batterie media à grande.
I circuiti di cunversione di l'energia, invece, utilizanu una fonte d'energia di commutazione per ottene a cunversione di l'energia. Comparatu à i circuiti di trasferimentu di energia, sò significativamente menu cumplessi è menu caru. Tuttavia, per i bobine coaxiali, e diverse lunghezze è forme di i fili chì cunnettanu l'avvolgimentu à ogni cellula risultanu in diversi rapporti di trasfurmazioni, chì portanu à un equilibramentu inconsistente di ogni cellula è risultatu in errori di equilibriu. Inoltre, a bobina coaxial stessu cunsuma energia per via di fuga elettromagnetica è altri prublemi.
