Paket baterai lithium seperti mesin yang kurang perawatan; ABMStanpa fungsi penyeimbang hanyalah pengumpul data dan tidak dapat dianggap sebagai sistem manajemen. Penyeimbangan aktif dan pasif bertujuan untuk menghilangkan ketidakkonsistenan dalam paket baterai, namun prinsip penerapannya berbeda secara mendasar.
Untuk lebih jelasnya, artikel ini mendefinisikan penyeimbangan yang diprakarsai oleh BMS melalui algoritma sebagai penyeimbangan aktif, sedangkan penyeimbangan yang menggunakan resistor untuk menghilangkan energi disebut penyeimbangan pasif. Penyeimbangan aktif melibatkan transfer energi, sedangkan penyeimbangan pasif melibatkan disipasi energi.
Prinsip Dasar Desain Paket Baterai
- Pengisian daya harus dihentikan ketika sel pertama terisi penuh.
- Pengosongan harus diakhiri ketika sel pertama habis.
- Sel yang lebih lemah menua lebih cepat daripada sel yang lebih kuat.
- -sel dengan muatan terlemah pada akhirnya akan membatasi daya baterai'kapasitas yang dapat digunakan (tautan terlemah).
- Gradien suhu sistem dalam paket baterai membuat sel yang beroperasi pada suhu rata-rata lebih tinggi menjadi lebih lemah.
- Tanpa penyeimbangan, perbedaan tegangan antara sel terlemah dan terkuat meningkat pada setiap siklus pengisian dan pengosongan. Pada akhirnya, satu sel akan mendekati tegangan maksimum sementara sel lainnya mendekati tegangan minimum, sehingga menghambat kemampuan pengisian dan pengosongan paket.
Karena ketidakcocokan sel dari waktu ke waktu dan kondisi suhu yang bervariasi sejak pemasangan, penyeimbangan sel sangat penting.
Baterai litium-ion pada dasarnya menghadapi dua jenis ketidakcocokan: ketidakcocokan pengisian daya dan ketidakcocokan kapasitas. Ketidakcocokan pengisian daya terjadi ketika sel-sel dengan kapasitas yang sama secara bertahap berbeda muatannya. Ketidakcocokan kapasitas terjadi ketika sel-sel dengan kapasitas awal yang berbeda digunakan secara bersamaan. Meskipun sel umumnya cocok jika diproduksi pada waktu yang hampir bersamaan dengan proses produksi yang serupa, ketidakcocokan dapat timbul dari sel dengan sumber yang tidak diketahui atau perbedaan produksi yang signifikan.
Penyeimbangan Aktif vs. Penyeimbangan Pasif
1. Tujuan
Paket baterai terdiri dari banyak sel yang terhubung secara seri, yang kemungkinan besar tidak akan sama. Penyeimbangan memastikan bahwa penyimpangan tegangan sel dijaga dalam rentang yang diharapkan, menjaga kegunaan dan pengendalian secara keseluruhan, sehingga mencegah kerusakan dan memperpanjang masa pakai baterai.
2. Perbandingan Desain
- Penyeimbangan Pasif: Biasanya melepaskan sel bertegangan tinggi menggunakan resistor, mengubah kelebihan energi menjadi panas. Metode ini memperpanjang waktu pengisian daya untuk sel lain tetapi memiliki efisiensi yang lebih rendah.
- Penyeimbangan Aktif: Teknik kompleks yang mendistribusikan ulang muatan di dalam sel selama siklus pengisian dan pengosongan, mengurangi waktu pengisian daya dan memperpanjang durasi pengosongan. Umumnya menggunakan strategi penyeimbangan bawah selama pengosongan dan strategi penyeimbangan atas selama pengisian.
- Perbandingan Pro dan Kontra: Penyeimbangan pasif lebih sederhana dan lebih murah namun kurang efisien, karena membuang energi sebagai panas dan memiliki efek penyeimbangan yang lebih lambat. Penyeimbangan aktif lebih efisien, mentransfer energi antar sel, sehingga meningkatkan efisiensi penggunaan secara keseluruhan dan mencapai keseimbangan lebih cepat. Namun, hal ini melibatkan struktur yang kompleks dan biaya yang lebih tinggi, serta tantangan dalam mengintegrasikan sistem ini ke dalam IC khusus.
Kesimpulan
Konsep BMS awalnya dikembangkan di luar negeri, dengan desain IC awal yang berfokus pada deteksi tegangan dan suhu. Konsep penyeimbangan kemudian diperkenalkan, awalnya menggunakan metode pelepasan resistif yang diintegrasikan ke dalam IC. Pendekatan ini sekarang tersebar luas, dengan perusahaan seperti TI, MAXIM, dan LINEAR memproduksi chip tersebut, beberapa di antaranya mengintegrasikan driver switch ke dalam chip tersebut.
Dari prinsip dan diagram penyeimbangan pasif, jika sebuah baterai diibaratkan dengan sebuah tong, sel-selnya seperti paranada. Sel dengan energi lebih tinggi adalah papan panjang, dan sel dengan energi lebih rendah adalah papan pendek. Penyeimbangan pasif hanya “memperpendek” jangka waktu yang panjang, sehingga menghasilkan energi yang terbuang dan inefisiensi. Metode ini memiliki keterbatasan, termasuk pembuangan panas yang signifikan dan efek keseimbangan yang lambat pada kemasan berkapasitas besar.
Penyeimbangan aktif, sebaliknya, “mengisi kekurangan,” mentransfer energi dari sel berenergi lebih tinggi ke sel berenergi lebih rendah, menghasilkan efisiensi lebih tinggi dan pencapaian keseimbangan lebih cepat. Namun, hal ini menimbulkan masalah kompleksitas dan biaya, serta tantangan dalam merancang matriks saklar dan mengendalikan drive.
Mengingat adanya trade-off, penyeimbangan pasif mungkin cocok untuk sel dengan konsistensi yang baik, sedangkan penyeimbangan aktif lebih disukai untuk sel dengan perbedaan yang lebih besar.
Waktu posting: 27 Agustus-2024
