اگر متوجه شده باشید که یک باتری لیتیومی به طور ناموزون فرسوده میشود - برخی سلولها در ۴.۱ ولت و برخی دیگر در ۳.۶ ولت - میدانید که چرا متعادل کردن باتری اهمیت دارد. سوال این نیست که آیا باید متعادل شود یا خیر، بلکه این است که چگونه متعادل شود و این انتخاب در طول عمر باتری چه هزینهای دارد.
این راهنما، سیستمهای مدیریت ساختمان (BMS) با قابلیت تعادل فعال و سیستمهای مدیریت ساختمان با قابلیت تعادل غیرفعال را با راهنماییهای خاص در مورد اینکه کدام رویکرد برای کاربرد شما مناسبتر است، مقایسه میکند.
متعادلسازی سلولی در BMS چیست؟
یک بسته باتری لیتیومی شامل چندین سلول است که به صورت سری به هم متصل شدهاند. در عمل، سلولها از نظر ظرفیت، مقاومت داخلی و میزان خوددشارژ کمی با هم تفاوت دارند. با گذشت زمان، این تفاوتها بیشتر میشوند. ضعیفترین سلول ابتدا به حد ولتاژ خود میرسد - در طول شارژ به سقف ولتاژ میرسد؛ در طول دشارژ به کف ولتاژ میرسد. سیستم مدیریت باتری (BMS) کل بسته را قطع میکند تا از آن یک سلول محافظت کند، حتی اگر سلولهای قویتر هنوز ظرفیت قابل استفادهای داشته باشند.
متعادلسازی سلول این تفاوتها را اصلاح میکند، ظرفیت قابل استفاده را افزایش میدهد و تخریب بسته را کند میکند. دو رویکرد اساساً متفاوت وجود دارد.
متعادلسازی سلولی در BMS چیست؟
یک بسته باتری لیتیومی شامل چندین سلول است که به صورت سری به هم متصل شدهاند. در عمل، سلولها از نظر ظرفیت، مقاومت داخلی و میزان خوددشارژ کمی با هم تفاوت دارند. با گذشت زمان، این تفاوتها بیشتر میشوند. ضعیفترین سلول ابتدا به حد ولتاژ خود میرسد - در طول شارژ به سقف ولتاژ میرسد؛ در طول دشارژ به کف ولتاژ میرسد. سیستم مدیریت باتری (BMS) کل بسته را قطع میکند تا از آن یک سلول محافظت کند، حتی اگر سلولهای قویتر هنوز ظرفیت قابل استفادهای داشته باشند.
متعادلسازی سلول این تفاوتها را اصلاح میکند، ظرفیت قابل استفاده را افزایش میدهد و تخریب بسته را کند میکند. دو رویکرد اساساً متفاوت وجود دارد.
سیستم مدیریت ساختمان (BMS) متعادل کننده غیرفعال
متعادلسازی غیرفعال، یک مقاومت تخلیه را در هر سلولی که ولتاژ آن در طول شارژ از بقیه بیشتر میشود، فعال میکند. انرژی اضافی به گرما تبدیل شده و تلف میشود.
مزایا
- هزینه سختافزاری کمتر به ازای هر واحد
- طراحی مدار سادهتر - تولید و منبعیابی آسانتر
- فناوری قابل اعتماد و قابل فهم
- مناسب برای بستههایی با تغییرات کم سلول به سلول
- انرژی به صورت گرما هدر میرود - کاهش راندمان در ذات طراحی است
- تعادل فقط در بالاترین سطح شارژ (نزدیک به ولتاژ کامل) رخ میدهد.
- تولید گرما نیاز به مدیریت حرارتی دارد
- جریان متعادلکننده معمولاً ۲۰ تا ۱۰۰ میلیآمپر - در رفع عدم تعادلهای بزرگ کند است
- ظرفیت سلولهای ضعیفتر را بازیابی نمیکند — فقط ظرفیت سلولهای قویتر را محدود میکند
محدودیتها
متعادلسازی غیرفعال برای بستههای کوچک مصرفی، محصولات حساس به هزینه با سلولهای یکنواخت و کاربردهایی که عملکرد متعادلسازی در درجه دوم اهمیت قرار دارد، مناسب است.
سیستم مدیریت تعادل فعال (BMS)
متعادلسازی فعال، انرژی را بین سلولها منتقل میکند، نه اینکه آن را تلف کند. یک سلول با بار بالا، بار اضافی را از طریق یک مدار القایی، خازنی یا مبتنی بر ترانسفورماتور به سلول پایینتر منتقل میکند.
BMS متعادلکننده فعال DALY از یک روش انتقال انرژی مبتنی بر سلف استفاده میکند و تا 2 آمپر جریان متعادلکننده را در پیکربندیهای 4S-24S ارائه میدهد. این طراحی BMS متعادلکننده فعال از شیمی سلولهای LiFePO4، NMC، NCA و LTO پشتیبانی میکند.
مزایا
- انرژی بازیافت شده بین سلولها - راندمان انتقال ۸۵-۹۵٪
- حفظ تعادل در هر حالت شارژ، نه تنها در بالاترین حالت شارژ
- جریان متعادلکننده بالاتر (تا ۲ آمپر در مقابل جریان غیرفعال ۲۰ تا ۱۰۰ میلیآمپر) - متعادلسازی سریعتر
- با کاهش فشار بر روی سلولهای ضعیف، عمر بسته را افزایش میدهد
- عملکرد بهتر با مجموعههای سلولی قدیمی یا ناسازگار
- هزینه واحد بالاتر نسبت به سیستمهای غیرفعال
- طراحی مدار پیچیدهتر
- مصرف برق در حالت آماده به کار کمی بالاتر
محدودیتها
تعادل فعال برای سیستمهای ذخیره انرژی، باتریهای خودروهای برقی و دوچرخههای برقی که طول عمر باتری در آنها بسیار مهم است، کاربردهای صنعتی با هزینههای بالای تعویض باتری و باتریهایی که از باتریهای دست دوم استفاده میکنند، مناسب است.
مقایسهی پهلو به پهلو
| ویژگی | سیستم مدیریت ساختمان (BMS) متعادل کننده غیرفعال | سیستم مدیریت تعادل فعال (BMS) |
| روش متعادل سازی | انرژی اضافی را به صورت گرما دفع کنید | انتقال انرژی بین سلولها |
| کارایی | کم - اتلاف انرژی | بالا - ۸۵ تا ۹۵ درصد انرژی بازیافتی |
| متعادل کردن جریان | ۲۰ تا ۱۰۰ میلیآمپر معمولی | تا ۲ آمپر (DALY active BMS) |
| پنجره متعادل کننده | فقط تا سقف شارژ | هر مرکز عملیات امنیت (SOC) |
| تأثیر بر طول عمر سلول | سلولهای قوی را محدود میکند | از سلولهای ضعیف پشتیبانی میکند |
| تولید گرما | متوسط تا زیاد | مینیمال |
| هزینه واحد | پایینتر | بالاتر |
| بهترین برای | بستههای کوچک/ساده | ذخیره انرژی، خودروهای برقی، صنعتی |
تأثیر واقعی بر عمر باتری
با افزایش عمر باتری، شکاف عملکرد بین متعادلسازی فعال و غیرفعال افزایش مییابد. یک باتری جدید با سلولهای کاملاً منطبق، تفاوت کمی را نشان میدهد. پس از ۲۰۰ تا ۳۰۰ چرخه، واگرایی سلولها افزایش مییابد.
- BMS غیرفعال: به تخلیه انرژی از سلولهای قوی ادامه میدهد و ظرفیت قابل استفاده را محدود میکند.
- BMS فعال: به طور مداوم بار را توزیع مجدد میکند و سلولهای ضعیف را در هر SOC پشتیبانی میکند.
آزمایشهای مستقل روی بستههای 16S LiFePO4 نشان میدهد که متعادلسازی فعال میتواند عمر چرخه را در مقایسه با متعادلسازی غیرفعال در شرایط یکسان، 15 تا 30 درصد افزایش دهد.
یادداشت منبع: محدوده بهبود چرخه عمر (۱۵ تا ۳۰ درصد) بر اساس مقایسههای آزمایشگاهی بررسیشده توسط همتا بین تعادل فعال القایی و تعادل غیرفعال مقاومتی روی مجموعههای سلولی LiFePO4 منطبق است (مرجع: Plett, GL, Battery Management Systems, Vol. 2, Artech House, 2015; و دادههای منتشر شده در Journal of Power Sources در مورد روشهای برابرسازی سلول). نتایج بسته به شیمی سلول، نرخ C، دمای عملیاتی و عمق تخلیه متفاوت است. دادههای میدان داخلی DALY در سراسر استقرارهای LiFePO4 16S تحت نظارت (۲۰۲۲-۲۰۲۴، n=143 بسته) افزایش متوسط چرخه عمر ۱۸ درصد را در مقابل BMS غیرفعال در شرایط عملیاتی معادل نشان میدهد.
برای یک سیستم ذخیرهسازی خانگی ۴۸ ولت ۲۰۰ آمپرساعت، افزایش طول عمر از ۲۰۰۰ به ۲۶۰۰ چرخه، معادل ۳ تا ۴ سال کارکرد بیشتر تحت چرخههای معمول روزانه است.
مشخصات سیستم مدیریت تعادل فعال DALY
| پارامتر | مشخصات |
| پشتیبانی از سری سلولی | ۴ عدد / ۸ عدد / ۱۲ عدد / ۱۶ عدد / ۱۷ عدد / ۲۰ عدد / ۲۴ عدد |
| متعادل کردن جریان | انتقال فعال تا ۲ آمپر |
| پشتیبانی شیمی | LiFePO4 · NMC · NCA · LTO |
| ارتباطات | UART · RS485 · CAN · بلوتوث (BLE) |
| نظارت بر برنامه | iOS / اندروید - گزارش ولتاژ سلول، SOC، دما، حفاظت |
| دمای عملیاتی | -20°C تا +60°C (در حالت عملیاتی) | -40°C تا +85°C (در حالت ذخیرهسازی) |
| توابع حفاظتی | ولتاژ بالا/کاهش یافته · جریان بالا · اتصال کوتاه · افزایش/کاهش دما |
| مبدا تامین | کارخانه مستقیم، دونگوان، چین — عمده فروشی B2B / OEM / ODM |
کدام را باید انتخاب کنید؟
اگر موارد زیر را دارید، تعادل غیرفعال را انتخاب کنید:
- کار با یک کوله پشتی کوچک و ساده (۴ عدد یا کمتر)
- سلولها جدید و به خوبی با هم جفت شدهاند
- هزینه محدودیت اصلی است و طول عمر چرخه در درجه دوم اهمیت قرار دارد
- عمر مفید دستگاه کوتاه است یا چرخه شارژ آن به ندرت اتفاق میافتد
- ساخت یا نگهداری سیستم ذخیره انرژی - خورشیدی، RV، خارج از شبکه
- بسته شامل ۸ سلول یا بیشتر به صورت سری است
- به حداکثر رساندن چرخه عمر و کل توان عملیاتی انرژی از الزامات پروژه است.
- کار با سلولهای پیر، سلولهای دست دوم یا سلولهای دستهای مختلط
- هزینه جایگزینی سلول در کل هزینه چرخه عمر قابل توجه است
اگر موارد زیر را دارید، تعادل فعال را انتخاب کنید:
سوالات متداول
آیا میتوانم یک بالانسر فعال به کوله پشتی که از قبل دارای سیستم مدیریت انرژی غیرفعال (BMS) است، اضافه کنم؟
بله. DALY همچنین ماژولهای متعادلکننده فعال مستقلی را ارائه میدهد که در کنار یک BMS غیرفعال به یک بسته موجود اضافه میشوند. متعادلکننده فعال، متعادلسازی سلول را مدیریت میکند؛ BMS غیرفعال، عملکردهای حفاظتی را مدیریت میکند. → مشاهده ماژولهای متعادلکننده فعال DALY: /active-balancer/
آیا تعادل فعال در حین دشارژ هم عمل میکند یا فقط در حین شارژ؟
تعادل فعال در هر حالتی از شارژ عمل میکند - در حین شارژ، دشارژ و در حالت سکون. این یکی از مزایای اصلی آن نسبت به تعادل غیرفعال است که فقط در نزدیکی شارژ کامل فعال میشود.
چه اختلاف ولتاژی باعث ایجاد تعادل فعال میشود؟
سیستم مدیریت تعادل فعال DALY، زمانی که اختلاف بین بالاترین و پایینترین ولتاژ سلول از یک آستانه قابل تنظیم که به طور پیشفرض روی 20 تا 30 میلیولت تنظیم شده است، فراتر رود، باعث ایجاد تعادل میشود.
آیا تعادل فعال با شیمی LiFePO4 سازگار است؟
بله. LiFePO4 به طور خاص از تعادل فعال سود میبرد زیرا منحنی تخلیه مسطح آن، تعادل غیرفعال را کمتر مؤثر میکند - اختلاف ولتاژهای کوچک در بالای شارژ با اختلاف ظرفیتهای بزرگ مطابقت دارد.
| درخواست قیمت یا مشاوره فنیشرکت DALY BMS، سیستمهای مدیریت هوشمند (BMS) متعادلکننده فعال و غیرفعال را به مشتریان خود در بیش از ۸۰ کشور جهان ارائه میدهد. چه به پیکربندی استاندارد نیاز داشته باشید و چه به یک راهکار سفارشی برای تعداد سلولهای خاص، جریان نامی یا پروتکل ارتباطی خاص، تیم مهندسی ما میتواند از پروژه شما پشتیبانی کند.تماس: /تماس/·محصولات: /متعادلکننده-فعال/·دفترچههای راهنما: /daly-product-manual/ |
زمان ارسال: ۱۶ آوریل ۲۰۲۶
