Мувозинати ҳуҷайра чист?

Мувозинати ҳуҷайраҳо шиддат ва ҳолати барқро дар ҳуҷайраҳои алоҳидаи бастаи батарея баробар мекунад. Ин раванд пешгирӣ мекунад, ки баъзе ҳуҷайраҳо аз ҳад зиёд пур карда шаванд, дар ҳоле ки дигарон кам заряднок боқӣ мемонанд, ки дар акси ҳол иқтидори умумии истифодашавандаи бастаро маҳдуд мекунад ва таназзулро метезонад.

Ин техника пеш аз ҳама ба конфигуратсияҳои бастаи батареяи литий-ион дахл дорад, ки дар он ҳуҷайраҳо дар силсила пайваст мешаванд. Вақте ки як ҳуҷайра ҳангоми пур кардан ё холӣ кардан ба ҳадди ниҳоии шиддати худ мерасад, тамоми баста бояд фаъолияташро қатъ кунад-ҳатто агар ҳуҷайраҳои дигар иқтидори боқимонда дошта бошанд.

Вариантҳои истеҳсолӣ ҳуҷайраҳои дорои иқтидорҳо, муқовиматҳо ва суръати худ{0}}разряди каме фарқ мекунанд. Ҳатто ҳуҷайраҳои як гурӯҳи истеҳсолӣ ин фарқиятҳоро нишон медиҳанд. Зиёда аз давраҳои разряди такрорӣ-, ин тағиротҳои хурд ба номутавозунии ҷиддӣ мубаддал мешаванд.

Бастаи нобаробар метавонад 10% камтар аз иқтидори лавҳаи номбаршударо дар ҳар давра интиқол диҳад ва энергияеро, ки корбарон барои он пардохт мекарданд, ҳангоми афзоиши таназзули ҳар як ҳуҷайра маҳкам кунад. Математика оддӣ аст: дар системаи 1000 кВт/соат бо ҳуҷайраҳои силсилаи 100, агар як ҳуҷайра дар 90% ҳолати барқ нишаста бошад, дар ҳоле ки дигарон ба 100% мерасад, тамоми баста метавонад бо вуҷуди нигоҳ доштани 999 кВт/соат танҳо ба 900 кВт/соат дастрасӣ пайдо кунад.

Градиентҳои ҳарорат мушкилотро бадтар мекунанд. Ҳуҷайраҳои назди моторҳо ё электроника ҳарорати баландтарро эҳсос мекунанд, ки химияи дохилии онҳоро нисбат ба ҳуҷайраҳои хунуктар фарқ мекунад. Ин омили экологӣ ҳатто пас аз мувозинати аввал номутавозунии доимиро ба вуҷуд меорад.

Ҳуҷайраҳои номутаносиб метавонанд мӯҳлати хизмати бастаи батареяро то 30% кам кунанд, хусусан дар химия ба монанди LiFePO4 ё NMC. Ҳуҷайраи заифтарин муайян мекунад, ки кай пуркунии барқ бояд қатъ шавад ва вақте ки разряд ба ҳадди худ мерасад- муҳандисон падидаро эффекти "ҳалқаи заифтарин" меноманд.

Се механизми асосӣ ҳуҷайраҳоро аз мувозинат дар абастаи батареяи литий-ион:

Тафовут дар ҳолати пардохтвақте пайдо мешаванд, ки ҳуҷайраҳо ҳангоми монтаж бо сатҳи нобаробари заряд оғоз мекунанд ё суръати худ{0}}разрядҳои гуногунро ба вуҷуд меоранд. Ҳуҷайрае, ки нисбат ба ҳамсоягонаш 0,1% тезтар холӣ мешавад, пас аз давраҳои такрорӣ 4,4% кам мешавад, тавре ки дар таҳқиқоти химияи батарея ҳуҷҷатгузорӣ шудааст.

Мутобиқати иқтидорҳозеро ҳеҷ ду ҳуҷайра қобилияти нигоҳдории энергияи якхела надоранд. Равандҳои истеҳсолӣ ҳуҷайраҳоро бо фарқияти 2-5% қобилияти ҳатто дар доираи мушаххасоти қатъӣ эҷод мекунанд. Вақте ки ҳуҷайраҳо бо суръати гуногун пир мешаванд, ин фарқият зиёд мешавад.

Вариантҳои импедансбоиси он мегардад, ки ҳуҷайраҳо ба ҷараёни ҷорӣ ба таври гуногун ҷавоб медиҳанд. Муқовимати дохилии баландтар дар баъзе ҳуҷайраҳо маънои онро дорад, ки онҳо ҳангоми пуркунии барқ зудтар ба ҳадди шиддат мерасад ва ҳангоми холӣ зудтар ба шиддати қатъшавӣ меафтанд.

Агар шиддати ҳадди аксар аз 10% зиёд бошад, суръати таназзул 30% меафзояд. Ин муносибати экспоненсиалӣ байни шиддат ва таназзул мувозинати дақиқро барои дарозумрӣ муҳим мегардонад.

Cell Balancing

Мувозинати ғайрифаъол энергияи зиёдатиро аз ҳуҷайраҳои баландтар{0}}ба воситаи резисторҳо ҳамчун гармӣ пароканда мекунад. Система шиддати ҳар як ҳуҷайраро назорат мекунад ва резисторҳои гузаришро фаъол мекунад, то зарядро аз ҳуҷайраҳои болотар аз сатҳи ҳадаф хориҷ кунад.

Таҷҳизот оддӣ аст: ҳар як ҳуҷайра ба муқовимати шунт тавассути коммутатор, маъмулан MOSFET пайваст мешавад. Вақте ки системаи идоракунии батарея шиддати ҳуҷайраро аз ҳадди зиёд муайян мекунад, он гузаргоҳи он ҳуҷайраро мебандад ва ҷараёни ҷараёнро тавассути резистор то баробар шудани шиддатҳо равона мекунад.

Параметрҳои амалиётӣ: Системаҳои маъмулии ғайрифаъол ҷараёнҳои гузаришро дар байни 50-200 мА истифода мебаранд. Қимати муқовимати мувозинатӣ муайян мекунад, ки то чӣ андоза заряди зиёдатӣ -ба зудӣ пароканда мешавад, арзишҳои умумӣ аз 20-100 Ом барои барномаҳои литий-ионӣ диапазон доранд.

Ин усул ҳангоми пуркунии барқ беҳтар кор мекунад, вақте ки баста дорои манбаи берунаи барқ аст. Дар аккумуляторҳои литий- бо разряди хеле кам-, ки дар он номутавозунии ҷамъшуда дар як давра одатан камтар аз 0,1% аст, ҷараёни гузариши FETs дохилӣ барои мувозинати пайваста нигоҳ доштани баста кофӣ аст.

Афзалиятҳо: Арзиши паст, схемаи оддӣ ва эътимоднокии баланд мувозинати ғайрифаъолро интихоби стандартӣ барои электроникаи маишӣ ва бастаҳои хурди батарея месозад. Компонентҳо ба осонӣ ба системаҳои мавҷудаи идоракунии батарея бидуни тағироти асосии тарҳ ворид мешаванд.

Маҳдудиятҳо: Партовҳои энергетикӣ камбудии асосӣ аст - 100% заряди зиёдатӣ ба гармӣ табдил меёбад, на ба ҳуҷайраҳои тамомшуда. Ин самаранокии умумии системаро коҳиш медиҳад ва мувозинати ғайрифаъолро ба барномаҳое, ки вақт маҳдуд нест, маҳдуд мекунад. Ҳангоми разряд, мувозинати ғайрифаъол вақти корро кӯтоҳ мекунад, зеро он танҳо энергияро нест мекунад, на аз нав тақсим кардани он.

Тавозуни фаъол зарядро аз ҳуҷайраҳои баландшиддат ба ҳуҷайраҳои паст-бо истифода аз электроникаи барқ интиқол медиҳад. Ба ҷои сарф кардани энергия ҳамчун гармӣ, система онро ба ҷое, ки лозим аст, интиқол медиҳад.

Се топологияи асосӣ интиқоли пардохтро идора мекунанд:

Парвози зарфиятӣконденсаторҳоро ҳамчун захираи муваққатии энергия истифода мебарад. Система конденсаторро ба ячейкаи баландшиддати-пайваст карда, онро пур мекунад ва баъд онро барои разряд ба ячейкаи шиддати паст-мегузаронад. То он даме, ки ҳуҷайраҳо баробар мешаванд, ин такрор такрор мешавад. Ин усул барои ҳуҷайраҳои ҳамсоя хуб кор мекунад, аммо дар масофаи дуртар дар баста бесамар мегардад.

Мувозинати индуктивӣбарои интиқоли энергия байни ҳуҷайраҳо индукторҳо ё трансформаторҳоро истифода мебарад. Табдилдиҳандаҳои DC-Табдилдиҳии шиддатро барои интиқоли заряд аз як ҳуҷайра ба ҳуҷайраи дигар иҷро мекунанд. Тадқиқоти охирин нишон медиҳад, ки як усули мувозинати давраи кори гибридӣ дар муқоиса бо 9,2 соат барои усулҳои анъанавӣ ҳангоми пуркунии барқ дар 6,0 соат баробарсозӣ ба даст оварда шудааст.

Табдилдиҳандаҳои доимии доимии дуҷониба-муносибати чандиртаринро пешниҳод мекунад, ки имкон медиҳад интиқоли энергия дар ҳар ду самт байни ҳама ҳуҷайраҳои баста ё байни ҳуҷайраҳои алоҳида ва тамоми баста. Ин топология ҷараёнҳои бузурги ҷараёнро идора мекунад-системаҳои муосир ҷараёнҳои мувозинати 2,5-10Аро вобаста ба тарҳи конвертер дастгирӣ мекунанд.

Ҳолати-аз-алгоритмҳои мувозинат дар асоси қувваи барқ иқтидори истифодашавандаро нисбат ба бастаҳои бидуни мувозинат 16% беҳтар карданд. Муносибати нави SoP на танҳо шиддат ё ҳолати барқро дар асоси қобилияти воқеии барқ мувозинат мекунад, ки ин махсусан барои батареяҳои кӯҳна бо иқтидорҳои гуногун самаранок аст.

Метрикҳои иҷроиш: Системаҳои фаъол маъмулан 85{2}}95% самаранокии интиқоли энергияро ба даст меоранд. Мушкилот ҷузъҳои бештари ҷузъҳо, индукторҳо, конденсаторҳо ва схемаи идоракуниро дар бар мегирад, ки ҳам хароҷот ва ҳам талаботи фазои физикиро зиёд мекунад.

Кай истифода бурдани мувозинати фаъол: Батареяҳои калон дар мошинҳои барқӣ, системаҳои нигоҳдории шабакавӣ ва таҷҳизоти саноатӣ арзиши баландро асоснок мекунанд. Самаранокии беҳтар ва зудтари мувозинат фоидаи беҳтари сармоягузориро дар сурати аз 10 кВт/соат зиёд кардани иқтидори бастаҳо ё ҳангоми коркарди фаврӣ таъмин мекунанд.

Системаи идоракунии батарея муайян мекунад, ки кай ва чӣ гуна ба таври хашмгин мувозинат кардани ҳуҷайраҳоро дар асоси якчанд параметрҳо:

Мувозинат дар асоси шиддат-вақте ки фарқияти шиддати ҳуҷайра аз ҳадди меъёр зиёд мешавад, одатан 10-50 мВ барои кимиёҳои литий-ион. BMS шиддати пасттарини ҳуҷайраҳоро муайян мекунад ва сипас ҳамаи ҳуҷайраҳоро дар доираи муайяни ин ҳадди ақал мувозинат мекунад. Ин равиши оддӣ боэътимод кор мекунад, аммо фарқияти қобилияти байни ҳуҷайраҳоро ба назар намегирад.

Ҳолати мувозинати зарядалгоритмҳои баҳодиҳии SOC-ро барои муайян кардани сатҳи заряди ҳар як ҳуҷайра нисбат ба иқтидори максималии он истифода мебарад. Ин усул нисбат ба равишҳои ба шиддат асосёфта- дақиқтар аст, зеро он тағирёбии иқтидорро ҳисоб мекунад. BMS на ба шиддати баробар ба фоизҳои SOC баробар мувозинат мекунад.

Ҳолати мувозинати қудратмуносибати навтаринро ифода мекунад, махсусан ба синну соли батарея дахл дорад. Ин усул ба батареяҳои кӯҳна бо иқтидорҳои гуногун мувофиқ аст, зеро он на танҳо ба фоизи SOC ё арзишҳои шиддат такя карданро дар асоси заряди воқеӣ мувозинат мекунад.

Муҳимияти вақт: мувозинат ҳангоми пуркунии барқ барои системаҳои ғайрифаъол бештар маъно дорад, зеро манбаи берунаи нерӯ мавҷуд аст. Системаҳои фаъол метавонанд дар давоми пуркунии барқ, холӣ ё истироҳат мувозинат кунанд. Баъзе тарҳҳои пешрафтаи BMS мувозинати муттасилро амалӣ мекунанд ва ҳар вақте ки баста кор мекунад, пардохтҳои ҳуҷайраро танзим мекунанд.

Ҳадди конфигуратсия: Оғоз кардани шиддати мувозинат одатан тақрибан 3,5В барои ҳуҷайраҳои фосфати оҳани литий муқаррар карда мешавад, ки тақрибан 5-10% ҳолати зарядро нишон медиҳад. Фарқияти максималии шиддат байни ҳуҷайраҳо одатан 10 мВро ҳадаф қарор медиҳад, гарчанде ки баъзе барномаҳо пеш аз такмил додани таҳаммулпазирии сахттар 20 мВ-ро барои мувозинати тезтари масса истифода мебаранд.

Мошинҳои барқӣ аз сабаби сатҳҳои баланди барқ, диапазони васеъи ҳарорат ва давраҳои зуд-зуд рафъи барқ-талаботи аз ҳама серталаби мувозинати ҳуҷайраҳо пешниҳод мешаванд.

Як бастаи маъмулии батареяи EV дорои 96{2}}400 ҳуҷайраи пайдарпай мебошад, ки аксар вақт ба модулҳои 24 ҳуҷайраҳои параллелӣ-пайваст карда шудаанд. Ҳуҷайраҳои параллелӣ дар ҳар як модул табиатан мувозинат доранд, аммо модулҳои ба силсила пайвастшуда идоракунии фаъолро талаб мекунанд.

Бозори фаъоли мувозинати ҳуҷайра дар соли 2024 ба 1,41 миллиард доллар расид ва афзоиши лоиҳаҳо дар ҳаҷми 18,2% солона то соли 2033. Ин тавсеа мустақиман бо миқёси истеҳсоли мошинҳои барқӣ дар саросари ҷаҳон, бахусус дар Осиё, ки Чин, Ҷопон ва Кореяи Ҷанубӣ ҳам дар истеҳсолот ва ҳам дар қабули онҳо пешсафанд, алоқаманд аст.

Талаботи иҷроиш: Системаҳои мувозинати EV бояд ҳуҷайраҳои 100+-ро идора кунанд, дар диапазони ҳарорат аз -20 дараҷа то 60 дараҷа кор кунанд ва дар давоми сонияҳо ба талаботҳои босуръати нерӯи барқ ҳангоми суръатбахшӣ ва бозсозии боздорӣ посух диҳанд.

Тасдиқи таҷрибавии топологияҳои мувозинати пешрафта ба конвергенсияи SOC дар тӯли тақрибан 400 сония барои бастаи силсилаи чор-ҳуҷайра ҳангоми амалиёти разряд ноил шуд. Миқёси ин ба истеҳсоли бастаҳои EV бо ҳуҷайраҳои 96+ алгоритмҳои мураккаби идоракунӣ ва электроникаи баланд-самаранокии барқро талаб мекунад.

Саноати автомобилсозӣ сарфи назар аз иҷрои аълои системаҳои фаъол асосан мувозинати ғайрифаъолро истифода мебарад. Ҳассосияти хароҷот дар мошинҳои истеъмолӣ, дар якҷоягӣ бо мувозинати мувофиқи ғайрифаъол барои аксари шаклҳои ронандагӣ, равиши соддатарро аз ҷиҳати иқтисодӣ ҷолиб мегардонад. Бо вуҷуди ин, EV ва мошинҳои тиҷоратӣ -махсулнокии баланд барои баланд бардоштани самаранокии он ҳарчи бештар мувозинати фаъолро қабул мекунанд.

Cell Balancing

Мувозинати дурусти ҳуҷайра мӯҳлати батареяро тавассути механизмҳои гуногун дароз мекунад:

Кам кардани фишор дар ҳуҷайраҳои инфиродӣ: Вақте ки ҳама ҳуҷайраҳо дар наздикии як SOC кор мекунанд, ҳеҷ як ҳуҷайраи ягона ҳодисаҳои такрории пурборкунӣ ё разряди амиқро эҳсос намекунад. Ин табобати якхела пажмурдани иқтидорро дар тамоми баста суст мекунад.

Идоракунии ҳарорат: Ҳуҷайраҳои мутавозин тақсимоти гармии бештарро ба вуҷуд меоранд. Бастаҳои номутаносиб нуқтаҳои гармеро ба вуҷуд меоранд, ки дар он ҳуҷайраҳои аз ҳад пурборшуда энергияи бештарро пароканда мекунанд ва градиентҳои гармиро ба вуҷуд меоранд, ки пиршавиро дар минтақаҳои зарардида метезонанд.

Мутобиқати шиддат: Нигоҳ доштани ҳуҷайраҳо дар ҳудуди оптималии шиддат аз пайдоиши филизи литий дар анодҳо ҳангоми пуркунии зиёдатӣ пешгирӣ мекунад ва аз обшавии мис ҳангоми разряди зиёдат- пешгирӣ мекунад. Ҳарду шароит қобилияти ҳуҷайраҳоро ба таври доимӣ коҳиш медиҳанд.

Бастаҳои батарея-бо ҳуҷайраҳои мувофиқ ва мувозинати дуруст таносуби қавӣ байни тавозуни ҳуҷайра ва дарозумрӣ нишон медиҳанд, ки номутобиқатии иқтидор 12% боиси коҳиши бештари иҷроиш дар тӯли 18 давра мегардад.

Оқибатҳои бехатарӣ берун аз иҷроиш фаротаранд:

Ҳуҷайраҳои аз ҳад зиёд пуркардашудаи литий хатари рафъи гармии -реаксияи занҷирро доранд, ки дар он баландшавии ҳарорат боиси реаксияҳои кимиёвӣ мегардад, ки гармии бештар тавлид мекунанд. Давраи бозгашти мусбӣ метавонад ба оташ ё таркиш оварда расонад. Тавозуни ҳуҷайра ҳатто агар ҳуҷайраҳои дигари баста дар сатҳҳои бехатар боқӣ монанд, ҳуҷайраҳои инфиродӣ аз расидан ба шароити хатарноки аз ҳад зиёди шиддат пешгирӣ мекунанд.

Аломатҳои огоҳкунандаи ҷисмонӣ аз номутавозунии шадид варами ҳуҷайра, тавлиди гармӣ ҳангоми пуркунӣ ва пастшавии босуръати шиддат ҳангоми истифода иборатанд. Ин нишонаҳо нишон медиҳанд, ки баста ба хидматрасонии фаврӣ ё ивазкунӣ ниёз дорад, то ҳодисаҳои бехатариро пешгирӣ кунад.

Ҳолатҳои гуногуни истифода равишҳои гуногуни мувозинатро талаб мекунанд:

Электроникаи маишй(телефонҳо, ноутбукҳо, асбобҳои барқӣ): Мувозинати ғайрифаъол барои бастаҳои зери 24V бо 6-8 ҳуҷайра дар силсила кифоя аст. Арзиши паст ба ҳассосияти нархҳои барнома мувофиқат мекунад ва давраҳои пуркунӣ вақти мувофиқро барои системаҳои ғайрифаъол барои баробар кардани ҳуҷайраҳо таъмин мекунанд.

Мошинҳои электрикӣ: Мувозинати фаъол барои бастаҳои аз 400В боло бо садҳо ҳуҷайраҳои силсилавӣ-харҷ самаранок мегардад. Мувозинати тезтар ва самаранокии баландтар мураккабии иловагии электрониро асоснок мекунад.

Захираи энергияи шабака: Системаҳои азими батарея, ки мегаватт соат- энергия захира мекунанд, мувозинати мураккаби фаъолро талаб мекунанд. Бозори системаи мувозинати ҳуҷайраҳои батарея дар соли 2024 ба 1,82 миллиард доллар расид ва то соли 2033 18,7% афзоишро пешгӯӣ мекунад, ки асосан аз ҳисоби ҷойгиркунии миқёси нигаҳдории коммуналӣ ба амал меояд.

Аэрокоинот ва таҷҳизоти тиббӣ: Ин барномаҳо эътимоднокии баландтаринро талаб мекунанд ва аксар вақт новобаста аз арзиш тавозуни фаъолро муайян мекунанд. Оқибатҳои нокомии батарея дар ҳавопаймо ё таҷҳизоти ҳаёт- ҳалли беҳтаринро асоснок мекунанд.

Ду фалсафа роҳнамоӣ мекунанд, ки чӣ гуна муҳандисон ҳадафҳои мувозинатро муқаррар мекунанд:

Мувозинати болоҳуҷайраҳоро ҳангоми пурра заряднок баробар мекунад ва кафолат медиҳад, ки ҳама ҳуҷайраҳо дар як вақт ба 100% SOC мерасад. Ин равиш иқтидори дастрасро дар ҳар як давраи разряд ба ҳадди аксар мерасонад. Системаҳои нигаҳдории велосипед ва офтобӣ аксар вақт мувозинати болоро истифода мебаранд, зеро корбарон мавҷудияти пурраи иқтидорро нисбат ба муҳофизат аз партовҳои амиқ бартарӣ медиҳанд.

Мувозинати поёнҳуҷайраҳоро дар ҳолати пасти заряд баробар мекунад ва кафолат медиҳад, ки ҳама ҳуҷайраҳо дар як вақт холӣ шаванд. Ин стратегия муҳофизати беҳтарро аз осеби разряди аз ҳад зиёд-таъмин мекунад ва барои барномаҳое, ки давраҳои зуд-зуд камобӣ доранд, на разрядҳои амиқ хуб кор мекунад.

Интихоб аз усулҳои истифода ва афзалиятҳо вобаста аст. Барномаҳое, ки иқтидорро таъкид мекунанд (ба монанди мошинҳои барқӣ бо изтироби диапазон) мувозинати болоро дастгирӣ мекунанд. Барномаҳое, ки ба дарозумрӣ ва бехатарӣ афзалият медиҳанд (ба монанди системаҳои эҳтиётии нерӯи барқ) аксар вақт тавозуни поёнро интихоб мекунанд.

Баъзе системаҳои пешрафта равишҳои гибридиро амалӣ мекунанд, ки ҳам дар ҳолати пурра ва ҳам холӣ мувозинат мекунанд, то ҳам тавонмандӣ ва ҳам дарозумрӣ оптимизатсия карда шаванд.

Тадқиқотҳое, ки дар солҳои 2024-2025 нашр шудаанд, якчанд самтҳои пайдошавандаро нишон медиҳанд:

Интегратсияи омӯзиши мошинҳо: Тадқиқотҳои охирин мувозинатдиҳии фаъолро бо моделҳои омӯзиши мошинсозӣ барои пешгӯии мӯҳлати боқимонда, бо истифода аз ченакҳои R-мураббаъ ва миёна барои арзёбии ҳафт алгоритми пешгӯии гуногун муттаҳид мекунанд. Ин ҳамгироӣ имкон медиҳад, ки танзими мувозинати фаъол дар асоси шакли пешгӯии пиршавии ҳуҷайраҳо.

Тарҳҳои камшудаи ҷузъҳо: Схемаҳои нав дар асоси индукторҳои мувозинатӣ бо истифода аз миқдори ками коммутаторҳо самаранокии худро тавассути сахтафзори воқеии -дар симулятсияи даврӣ дар системаҳои OPAL-RT 5700 нишон медиҳанд. Ин топологияҳои соддакардашуда ҳангоми нигоҳ доштани иҷроиш хароҷотро кам мекунанд.

Системаҳои идоракунии батарея дар асоси AI-: Рушди оянда ба системаҳое нигаронида шудааст, ки маълумотҳои воқеии вақтро барои мониторинги бесим истифода мебаранд ва дар бораи вазъи батарея, SOC ва ошкорсозии хатоҳо маълумоти дақиқ медиҳад. Ҳадаф кам кардани вақти бекорӣ ва таъмини истифодаи самараноки энергия мебошад.

Ҳолати-алгоритмҳои-қувват: Алгоритмҳои навтар аз равишҳои бар асоси шиддат ва SOC- гузаштан, қобилияти интиқоли нерӯи ҳар як ҳуҷайраро баррасӣ мекунанд. Ин махсусан арзишманд аст, зеро синну соли батареяҳо ва хусусиятҳои ҳуҷайра аз хусусиятҳои аслии онҳо фарқ мекунанд.

Бозори ҷаҳонии мувозинати IC дар соли 2024 ба 1,32 миллиард доллар расид ва афзоиши пешбинишуда то соли 2033 бо суръати афзоиши солонаи 7,4% ба 2,51 миллиард доллар мерасад. Ин тавсеаи бозор мураккабии афзояндаи ҳалли мувозинатро дар тамоми сегментҳои барнома инъикос мекунад.

Муҳандисоне, ки бастаҳои батареяро тарҳрезӣ мекунанд, бояд омилҳои зиёдеро мувозинат кунанд:

Мувозинати ҷорӣ ва суръат: Ҷараёнҳои баландтари мувозинат ҳуҷайраҳоро тезтар баробар мекунанд, аммо гармии бештар тавлид мекунанд ва ҷузъҳои мустаҳкамтарро талаб мекунанд. Мушаххасоти маъмулӣ аз 50 мА барои системаҳои хурди ғайрифаъол то 10А барои системаҳои фаъоли калон фарқ мекунанд.

Интихоби компонент: MOSFET-ҳо барои мувозинати ғайрифаъол ба рейтингҳои мувофиқи ҷорӣ ва муқовимати пасти- ниёз доранд. Мувозинати фаъол интихоби дақиқи индуктор ва конденсаторро барои ноил шудан ба сатҳи самаранокии ҳадаф ҳангоми идоракунии маҳдудиятҳои андоза ва хароҷот талаб мекунад.

Идоракунии гармидиҳӣ: Ҳатто тавозуни ғайрифаъол гармиро тавлид мекунад, ки бояд бидуни таъсир ба ҳуҷайраҳои наздик пароканда шавад. Системаҳои фаъол дар як ҳуҷайра гармии камтар истеҳсол мекунанд, аммо онро дар электроникаи барқӣ мутамарказ мекунанд, ки ба хунуккунии махсус ниёз доранд.

Интегратсияи BMS: Таҷҳизоти мувозинатӣ бояд бо системаи умумии идоракунии батарея, мубодилаи маълумот оид ба шиддат ва ҳарорат ҳангоми қабули фармонҳои идоракунӣ муошират кунад. Протоколҳои стандартӣ ба монанди CAN автобус ба ин ҳамгироӣ мусоидат мекунанд.

Якчанд нишондиҳандаҳо самаранокии системаи мувозинатро арзёбӣ мекунанд:

Вақти мувозинат: Чӣ қадар вақт бояд ҳамаи ҳуҷайраҳоро дар доираи шиддати мақсаднок ё диапазони SOC бардорад. Системаҳои ғайрифаъол одатан соатҳоро талаб мекунанд, дар ҳоле ки системаҳои фаъол вобаста ба шиддати номутавозунӣ дар тӯли дақиқаҳо то якчанд соат натиҷа ба даст меоранд.

Самаранокии энергия: Чанд фоизи энергияи аз нав тақсимшуда ба ҳуҷайраҳои заряднок- камтар мерасад ва дар баробари талафот. Системаҳои фаъол ба 85-95% мерасад, системаҳои ғайрифаъол аз рӯи таъриф ба 0% наздик мешаванд, зеро онҳо танҳо пароканда мешаванд.

Нигоҳ доштани иқтидор: Оё стратегияи мувозинат иқтидори бастаро дар тӯли садҳо давра нигоҳ медорад? Системаҳои хуб{0}}тарҳрезишуда дар шароити тавсияшудаи корӣ дар тӯли 500 давра камтар аз 5% талафоти иқтидорро нишон медиҳанд.

Баландшавии ҳарорат ҳангоми мувозинат: Гармидиҳии аз ҳад зиёд ё тарҳи нокифояи гармӣ ё параметрҳои аз ҳад зиёд хашмгини мувозинатро нишон медиҳад, ки ислоҳро талаб мекунад.

Протоколҳои санҷиш аксар вақт эҷод кардани номутавозунии қасдан ва сипас чен кардани он, ки система то чӣ андоза зуд ва самаранок онҳоро дар шароити гуногуни ҳарорат ва сарборӣ ислоҳ мекунад.

Якчанд домҳо самаранокии мувозинатро коҳиш медиҳанд:

Танзимоти ҳадди нодуруст: Муқаррар кардани фарқияти ҳадди ниҳоии шиддат вазъияти мусобиқаро ба вуҷуд меорад, ки BMS пайваста байни ҳуҷайраҳо бидуни пешрафт мегузарад. Аксари системаҳо беҳтар бо ҳадди 10-20 мВ кор мекунанд, ба ҷои кӯшиши дақиқии зер-5 мВ.

Мувозинат ҳангоми разряд бо системаҳои ғайрифаъол: Ин иқтидори батареяро аз ҳисоби пароканда кардани энергияе, ки метавонад сарборӣ кунад, беҳуда сарф мекунад. Мувозинати ғайрифаъол бояд пеш аз ҳама дар давраи пуркунии барқ ё истироҳат сурат гирад.

Нодида гирифтани таъсири ҳарорат: Шиддати ҳуҷайра бо ҳарорат фарқ мекунад ва мувозинат дар асоси ченкунии шиддат бидуни ҷуброни ҳарорат боиси хатогиҳо мегардад. Тарҳҳои сифатноки BMS омилҳои ислоҳи ҳароратро дар бар мегиранд.

-бештар аз мувозинат такя кардан: Мувозинат кӯмак мекунад, аммо мушкилоти бунёдиро, ба монанди ҳуҷайраҳои ноком ё таназзули шадиди қобилиятро ҳал намекунад. Вақте ки ҳуҷайраҳо аз рӯи иқтидор зиёда аз 15{2}}20% фарқ мекунанд, мувозинат танҳо кори бастаро барқарор намекунад - иваз кардани ҳуҷайраҳо лозим мешавад.

Мушаххасоти нокифояи мувозинат: Маҳсулоти истеъмолӣ баъзан қобилияти мувозинатро барои кам кардани хароҷот сарфи назар мекунад, ки боиси кам шудани иқтидор ва нокомии барвақт мегардад. Барномаҳои саноатӣ ва автомобилӣ маъмулан мувозинати мустаҳкамро барои таъмини дарозмуддат муайян мекунанд.

Ҳангоме ки барномаҳои литий{0} дар мувозинати ҳуҷайраҳо бартарӣ доранд, химияҳои гуногун талаботҳои мушаххас доранд:

Фосфати оҳани литий (LiFePO4): Каҷи шиддати ҳамвор дар давоми аксари давраи барқ мувозинат кардани шиддатро дар асоси -самараноктар мекунад. Алгоритмҳои ба SOC асосёфта-беҳтар кор мекунанд, гарчанде ки разряди баландтари LiFePO4 дар муқоиса бо дигар кимиёҳои литий- тавозуни бештарро талаб мекунад.

Кобалти никели марганец (NMC): Каҷи разряди хатӣ ва муносибати равшани шиддат-Тавозуни-ба шиддат ва ҳам дар асоси SOC- муассир мегардад. Ҳассосияти ҳарорат ҳангоми мувозинат идоракунии бодиққати гармиро талаб мекунад.

Батареяҳои сурб-: Ин батареяҳои мустаҳкам ба ҳуҷайраҳои обанбори параллелӣ-барои мувозинат таҳаммул мекунанд. Муқовимати химия имкон медиҳад, ки усулҳои оддии мувозинат нисбат ба батареяҳои литий- иҷозат дода шавад.

Хусусиятҳои шиддати ҳар як химия, ҳассосияти ҳарорат ва маржаҳои бехатарӣ параметрҳо ва усулҳои мувозинати оптималиро дикта мекунанд.

Cell Balancing

Бо пешрафти технологияи батарея, соҳаи рушд идома дорад:

Батареяҳои ҳолати сахт-: Вақте ки батареяҳои сахт{0}}литийи давлатӣ ба тиҷорат табдил меёбанд, хусусиятҳои гуногуни электрикии онҳо метавонанд равишҳои нави мувозинатро талаб кунанд. Набудани электролитҳои моеъ режими нокомӣ ва шакли пиршавиро тағйир медиҳад.

Мувозинати бесим: Тадқиқот интиқоли қувваи барқро дар байни ҳуҷайраҳо бидуни пайвасти мустақими барқ меомӯзад, ки эҳтимолан тарроҳии бастаро соддатар мекунад ва мураккабии ноқилҳоро коҳиш медиҳад.

Ҳуҷайраҳои худ-мувозинаткунанда: Баъзе истеҳсолкунандагон сохтани схемаи асосии мувозинатро бевосита дар ҳуҷайраҳои инфиродӣ таҳқиқ мекунанд, на дар сатҳи баста, вазифаи мувозинатро дар тамоми батарея тақсим мекунанд.

Мувозинати пешгӯишаванда: Ба ҷои мувозинати реактивӣ ҳангоми пайдо шудани номутавозунӣ, алгоритмҳои пешгӯӣ метавонанд -ба таври фаврӣ пардохтҳои ҳуҷайраро дар асоси намунаҳои пешбинишудаи истифода ва траекторияи пиршавӣ танзим кунанд.

Ҳадафи ин таҳаввулот баланд бардоштани эътимоднокӣ, кам кардани арзиш ва дароз кардани мӯҳлати хизмати батарея, зеро захираи энергия дар инфрасохтори нақлиёт ва шабака бештар марказӣ мегардад.

Танҳо бастаҳои дорои ҳуҷайраҳои силсилавӣ мувозинатро талаб мекунанд. Батареяҳои як{1}}ҳуҷайра ва-танҳо конфигуратсияҳои параллелӣ табиатан тавассути пайвастҳои мустақими худ мувозинат мекунанд. Бо вуҷуди ин, тақрибан ҳама тарҳҳои бастаи батареяи литий-ионӣ бо зиёда аз як ҳуҷайраи пайдарпай аз як шакли мувозинат баҳра мебаранд, зеро синну сол ва хусусиятҳои ҳуҷайраҳо аз ҳам фарқ мекунанд.

Системаҳои муосири идоракунии батареяҳо дар ҳар як давраи пуркунии барқ ба таври худкор мувозинат мекунанд, вақте ки фарқияти шиддат аз ҳадди аксар зиёд аст. Баста дахолати дастӣ талаб намекунад. Барои дарозумрии беҳтарин, ба BMS имкон медиҳад, ки ҳуҷайраҳоро дар ҳар 10-20 давра бо анҷом додани заряди пурра мувозинат кунад.

Мувозинат аз ҳад зиёд метавонад боиси мушкилот гардад. Мувозинати ғайрифаъоли аз ҳад зиёд хашмгин энергияро сарф мекунад ва гармии нолозимро тавлид мекунад. Мувозинати зуд-зуд фаъол фарсудашавии ҷузъҳоро зиёд мекунад ва аз давраҳои интиқоли барқ пиршавии хурди иловагиро ба вуҷуд меорад. Системаҳои хуб{3}}тарҳрезишуда танҳо дар ҳолати зарурӣ мувозинат мекунанд ва мувозинати байни ислоҳот ва самаранокиро пайдо мекунанд.

Нокомии ҷузъҳо, танзимоти нодурусти BMS, таназзули шадиди ҳуҷайра ё нуқсонҳои истеҳсолӣ дар схемаи мувозинат метавонанд мувозинати муассирро пешгирӣ кунанд. Ҳароратҳои шадид инчунин метавонанд ба кори дурусти-монеъ шаванд, агар ҳарорати бастабандӣ аз меъёрҳои бехатар зиёд бошад, барои пешгирии фишори гармӣ мувозинатро бозмедорад.

Мувозинати ҳуҷайра ҳамчун як талаботи асосӣ барои технологияи муосири батарея, махсусан дар замимаҳои бастаи батареяи литий-ион, ки мошинҳои барқиро то нигоҳдории энергияи барқароршаванда фаро мегиранд, мебошад. Эволютсияи техника аз шабакаҳои оддии муқовимати ғайрифаъол ба системаҳои мураккаби азнавтақсимкунии зарядҳои фаъол талаботи афзояндаи иҷрои батарея ва дарозумрро инъикос мекунад. Вақте ки гузариши ҷаҳонӣ ба самти барқсозӣ суръат мегирад, интизории идомаи инноватсияҳо дар усулҳои мувозинат, ки қобилияти ҳадди аксарро аз ҳар як ҳуҷайра фишурда ва кори бехатар ва боэътимодро дар тӯли ҳазорон давраҳои барқро таъмин мекунанд.