ฉันเชื่อว่าทุกคนคงคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องความสมดุลของเซลล์แล้ว สาเหตุหลักมาจากความสม่ำเสมอของเซลล์ในปัจจุบันไม่ดีพอ และจำเป็นต้องปรับปรุงด้วยความสมดุล เช่นเดียวกับในโลกนี้ เราไม่สามารถหาใบไม้ที่เหมือนกันสองใบได้ และเราไม่สามารถหาเซลล์ที่เหมือนกันสองเซลล์ได้ ในที่สุดความสมดุลก็มีจุดมุ่งหมายเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของเซลล์แบตเตอรี่และเป็นวิธีหนึ่งในการชดเชย ด้านล่างนี้เป็นคำแนะนำโดยย่อเกี่ยวกับการปรับสมดุลแบตเตอรี่ลิเธียมแบบพาสซีฟและแอคทีฟ:
01 สมดุลแบบพาสซีฟ
โดยทั่วไป การปรับสมดุลแบบพาสซีฟจะคายประจุแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าผ่านการคายประจุความต้านทาน โดยจะปล่อยกระแสไฟฟ้าในรูปของความร้อนเพื่อเพิ่มเวลาในการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่อื่นๆ ด้วยวิธีนี้ พลังงานของทั้งระบบจะถูกจำกัดโดยแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยที่สุด ในระหว่างกระบวนการชาร์จ แบตเตอรี่ลิเธียมโดยทั่วไปจะมีค่าแรงดันไฟฟ้าป้องกันขีดจำกัดบนในการชาร์จ เมื่อแบตเตอรี่จำนวนหนึ่งถึงค่าแรงดันไฟฟ้านี้ แผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมจะตัดวงจรการชาร์จและหยุดการชาร์จ ดังนั้นข้อดีของสมดุลแบบพาสซีฟคือต้นทุนต่ำและการออกแบบวงจรที่เรียบง่าย ข้อเสียคือเครื่องชั่งจะขึ้นอยู่กับความจุแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่ต่ำสุด ซึ่งไม่สามารถเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ที่มีความจุคงเหลือต่ำได้ และพลังงานที่สมดุล 100% จะสูญเสียไปในรูปของความร้อน โดยทั่วไปแผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีฟังก์ชันป้องกันการชาร์จไฟเกินเพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกินของแบตเตอรี่
ดังแสดงในรูปที่ 2 ในระหว่างกระบวนการชาร์จ แบตเตอรี่ก้อนที่สองจะถูกชาร์จตามค่าแรงดันไฟฟ้าป้องกันก่อน ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิดกลไกการป้องกันของแผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมและหยุดการชาร์จของระบบแบตเตอรี่ ซึ่งส่งผลให้ไม่สามารถชาร์จเต็มได้โดยตรง ชาร์จแบตเตอรี่ก้อนแรกและก้อนที่สาม การชาร์จเต็มทั้งระบบจะถูกจำกัดโดยแบตเตอรี่ก้อนที่สอง ซึ่งก็คือการสูญเสียของระบบ เพื่อเพิ่มพลังของระบบแบตเตอรี่ แผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมจะปรับสมดุลของแบตเตอรี่ในระหว่างการชาร์จ ดังแสดงในรูปที่ 3 หลังจากสตาร์ทอัพแบบสมดุล แผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมจะคายประจุแบตเตอรี่ก้อนที่สอง ซึ่งจะทำให้เวลาในการเข้าถึงค่าแรงดันไฟฟ้าป้องกันช้าลง นอกจากนี้ยังจะยืดเวลาการชาร์จของแบตเตอรี่ก้อนแรกและก้อนที่สามด้วย ซึ่งจะเป็นการเพิ่มกำลังโดยรวมของระบบแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม พลังงานที่คายประจุของแบตเตอรี่หมายเลข 2 100% จะถูกแปลงเป็นการระบายความร้อน ส่งผลให้เกิดการสิ้นเปลืองอย่างมาก (การกระจายความร้อนของแบตเตอรี่หมายเลข 2 คือการสูญเสียระบบและยังเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานด้วย)
ดังแสดงในรูปที่ 4 นอกเหนือจากผลกระทบร้ายแรงจากการชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไปแล้ว การคายประจุมากเกินไปยังอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายร้ายแรงอีกด้วย ในทำนองเดียวกัน แผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมมีฟังก์ชันป้องกันการคายประจุเกิน เมื่อทำการคายประจุ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก้อนที่สองถึงค่าป้องกันการคายประจุ กลไกการป้องกันของแผงป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมจะถูกกระตุ้น หยุดการคายประจุของระบบ ทำให้ความจุแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่ของแบตเตอรี่ก้อนแรกและก้อนที่สามไม่สามารถดำเนินการได้โดยตรง ใช้อย่างเต็มที่ หลังจากการสตาร์ทแบบสมดุล ระบบโอเวอร์ดิสชาร์จจะได้รับการปรับปรุง
02 สมดุลที่ใช้งานอยู่
การปรับสมดุลแบบแอคทีฟทำได้โดยการถ่ายโอนไฟฟ้า ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงและส่งผลให้เกิดการสูญเสียน้อยที่สุด ผู้ผลิตแต่ละรายมีวิธีการที่แตกต่างกัน และกระแสไฟสมดุลจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 1 ถึง 10A
การปรับสมดุลแบบพาสซีฟเหมาะสำหรับการใช้งานชุดแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความจุน้อยและจำนวนสายต่ำ ในขณะที่การปรับสมดุลแบบแอคทีฟเหมาะสำหรับการใช้งานชุดแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทกำลังไฟที่มีจำนวนสายสูงและความจุสูง สำหรับ BMS นอกเหนือจากฟังก์ชันการปรับสมดุลแล้ว กลยุทธ์การปรับสมดุลที่สำคัญยังมีความสำคัญมากยิ่งขึ้นอีกด้วย
ดังแสดงในรูปที่ 5 แบตเตอรี่ทุก ๆ 6 สายจะรวมตัวกันเป็นกลุ่ม และพลังงานรวมของแบตเตอรี่ 6 สายจะถูกถ่ายโอนไปยังแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยกว่า การปรับสมดุลแบบแอคทีฟแบบเหนี่ยวนำนั้นขึ้นอยู่กับการแปลงทางกายภาพ ซึ่งรวมสวิตช์ไฟและตัวเหนี่ยวนำขนาดเล็กเข้าด้วยกัน โดยใช้วิธีการปรับสมดุลแบบสองทิศทางเพื่อปรับสมดุลแบตเตอรี่ผ่านการถ่ายโอนประจุระหว่างแบตเตอรี่ที่อยู่ติดกันหรือแบตเตอรี่ใกล้เคียง และสามารถปรับสมดุลได้ไม่ว่าแบตเตอรี่จะคายประจุ ชาร์จ หรืออยู่ในสถานะคงที่ก็ตาม ประสิทธิภาพการปรับสมดุลสูงถึง 92%
หลักการทำงานของการคายประจุและการชาร์จจะแสดงอยู่ในรูปที่ 6 และ 7 โดยที่แบตเตอรี่ 2 ถ่ายโอนพลังงานไปยังแบตเตอรี่ 1 และ 3 การถ่ายโอนประจุอย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ทั้งสามก้อนยังคงสมดุลระหว่างการชาร์จ ทำให้แบตเตอรี่ทุกก้อนได้รับการชาร์จจนเต็มแล้ว คณะกรรมการป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถปรับสมดุลของแบตเตอรี่ระหว่างการคายประจุได้ แบตเตอรี่ก้อนที่หนึ่งและสามจะถ่ายโอนพลังงานไปยังแบตเตอรี่ก้อนที่สอง และแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สามก้อนจะถูกคายประจุอย่างต่อเนื่องในสภาวะสมดุล เพื่อให้สามารถใช้พลังงานแบตเตอรี่ทั้งหมดได้