Administrado de egaligo de potenco-baterio
Por ekvilibrigi la kapaciton kaj energiajn diferencojn inter individuaj ĉeloj en bateripakaĵo kaj plibonigi la energiuzan indicon de la bateriopakaĵo, necesas egaliga cirkvito dum la procezo de ŝarĝo kaj malŝarĝo. Surbaze de kiel la cirkvito konsumas energion dum la egaligprocezo, ĝi povas esti dividita en du ĉefajn kategoriojn: energia disipa tipo kaj energia ne-disipa tipo. Energia disipa tipo dispelas troan energion kiel varmo, dum energia ne-disipa tipo transigas aŭ konvertas troan energion al aliaj baterioj.
Energia disipa-tipa ekvilibra administrado
Energidisipa-tipaj egaligaj cirkvitoj atingas egaligon per ŝovo de la ŝarga fluo tra paralelaj rezistiloj en individuaj bateriĉeloj, kiel montrite en Figuro 8-12. Ĉi tiu cirkvitostrukturo estas simpla, kaj la egaliga procezo estas ĝenerale finita dum ŝarĝo. Tamen, ĝi ne povas replenigi la potencon de malalta-kapacito individuaj ĉeloj, rezultigante energimalŝparo kaj pliigita ŝarĝo sur la termika administradsistemo. Energiaj disipad-specaj elektraj aparatoj ĝenerale falas en du kategoriojn:
Energia disipa-tipo elektraj aparatoj ĝenerale falas en du kategoriojn: Unue, konstanta ŝuntrezista egaliga ŝargcirkvito, kie ŝuntrezistilo ĉiam estas konektita paralele al ĉiu bateriĉelo. Ĉi tiu metodo estas karakterizita per alta fidindeco kaj granda ŝuntrezistvaloro, reduktante diferencojn en individua ĉela tensio pro mem-malŝarĝo tra fiksa ŝunto. Ĝia malavantaĝo estas, ke la ŝuntrezistilo konstante konsumas potencon dum kaj ŝargado kaj malŝarĝo, rezultigante gravan energiperdon; ĝi estas ĝenerale taŭga por aplikoj kie energio povas esti replenigita senprokraste.
Due, ŝaltilo-kontrolita ŝuntrezista egaliga ŝargcirkvito, kie la ŝuntrezistilo estas kontrolita per ŝaltilo. Dum ŝarĝo, kiam la individua tensio de la kuirilaro atingas la interrompan tension, la egaliga aparato malhelpas troŝargon kaj konvertas troan energion en varmegon. Ĉi tiu egaliga cirkvito funkcias dum ŝargado kaj povas deturni la fluon al individuaj ĉeloj kun pli altaj tensioj dum ŝargado. Ĝia malavantaĝo estas, ke pro la limigita egaliga tempo, la granda kvanto da varmo generita dum ŝunto devas esti disipita ĝustatempe per la termika mastruma sistemo, kiu estas precipe rimarkebla en bateripakaĵoj kun pli grandaj kapacitoj.
Ekzemple, en 10Ah-baterio, tensiodiferenco de 100mV povas rezultigi kapacitdiferencon de pli ol 500mAh. Se la egaliga tempo estas 2 horoj, la ŝuntkurento estas 250mA, la ŝuntrezisto estas proksimume 14Ω, kaj la generita varmeco estas proksimume 2Wh.
Ne-energi-disipa tipa egaliga administrado
Ne-energia disipadcirkvitoj konsumas multe malpli da energio ol energidissipadcirkvitoj, sed ilia cirkvitostrukturo estas relative kompleksa. Ili povas esti dividitaj en du tipojn: egaligo de energikonverto kaj egaligo de energitransigo.
Ekvilibro de Energio Konvertiĝo
Energikonverta ekvilibro uzas ŝanĝajn signalojn por aŭ replenigi la energion de individuaj ĉeloj de la totala bateripakaĵo aŭ konverti la energion de individuaj ĉeloj reen al la totala bateripakaĵo. La konvertiĝo de individua ĉela energio al totala energio kutime okazas dum la ŝarĝa procezo de la kuirilaro, kiel montrite en Figuro 8-13. Ĉi tiu cirkvito detektas la tension de ĉiu individua ĉelo; kiam la tensio de individua ĉelo atingas certan valoron, la ekvilibra modulo ekfunkcias. Ĝi deturnas la ŝargan kurenton en la individua ĉelo por redukti la ŝargan tension, kaj la deturnita kurento estas konvertita de la modulo kaj refluita al la ŝarga buso, atingante ekvilibron. Kelkaj energikonvertaj ekvilibraj metodoj ankaŭ povas uzi liberradajn induktorojn por kompletigi la energikonverton de individuaj ĉeloj ĝis la bateripakaĵo.
La cirkvito por konverti la energion de la tuta kuirilaro al individuaj ĉeloj estas montrita en Figuro 8-14. Ĉi tiu metodo ankaŭ estas nomita suplementa ekvilibro. Dum la ŝarĝa procezo, la ĉefa ŝarĝa modulo unue ŝargas la kuirilaron, dum la tensio-detekta cirkvito monitoras ĉiun individuan ĉelon. Kiam la tensio de iu individua ĉelo estas tro alta, la ĉefa ŝarga cirkvito malŝaltas, kaj tiam la suplementa ekvilibra ŝarga modulo komencas ŝargi la kuirilaron. Per optimumigita dezajno, la ŝarga tensio en la ekvilibra modulo estas aplikata al ĉiu individua ĉelo per sendependa DC/DC-konvertilo kaj koaksiala bobena transformilo, aldonante identan sekundaran volvaĵon. Ĉi tio certigas, ke ĉeloj kun pli alta tensio ricevas malpli da energio de la helpa ŝarga cirkvito, dum ĉeloj kun pli malalta tensio ricevas pli da energio, tiel atingante ekvilibron. La problemo kun ĉi tiu metodo estas ke kontroli la konsistencon de la sekundara volvaĵo estas malfacila. Eĉ kun identaj turnoj, konsiderante transformilfluadinduktancon kaj reciprokan induktancon inter sekundaraj volvaĵoj, individuaj ĉeloj eble ne ricevas la saman ŝargan tension. Krome, la koaksiala bobeno ankaŭ spertas iun energian disipadon, kaj tiu ekvilibra metodo nur traktas ŝargajn malekvilibrojn, malsukcesante trakti malekvilibrojn en la senŝargiĝo.
Ekvilibro de Energio-Transigo
Energitransiga ekvilibro utiligas energisparojn kiel ekzemple induktorojn aŭ kondensiloj por transdoni ŝargon de alt-kapacitaj individuaj ĉeloj al malalt-kapacitaj ĉeloj ene de bateripakaĵo, kiel montrite en Figuro 8-15. Ĉi tiu cirkvito transdonas energion inter apudaj ĉeloj per ŝanĝado de kondensiloj, movante ŝargon de alta-tensio al malalta-ĉeloj por atingi ekvilibron. Alternative, dudirekta energitransigo inter apudaj ĉeloj povas esti atingita uzante induktan energistokadon. Ĉi tiu cirkvito havas tre malaltan energiperdon, sed postulas multoblajn translokigojn dum ekvilibro, rezultigante longan ekvilibran tempon kaj igante ĝin maltaŭga por plur-baterioj. Plibonigita kondensilo-ŝanĝa ekvilibra metodo povas pliigi la ekvilibran rapidecon elektante la plej altan-tensiajn kaj plej malsuprajn tensiajn individuajn ĉelojn por energitransigo. Tamen, energidetermino kaj la efektivigo de la ŝanĝa cirkvito en energitransiga ekvilibro estas relative malfacilaj.
Krom ĉi-supraj ekvilibraj metodoj, flua ŝarĝo ankaŭ povas esti uzata por atingi bateriobalancadon dum ŝargaj aplikoj. Ĉi tiu estas la plej simpla metodo kaj postulas neniun eksteran helpan cirkuladon. Ĝi implikas kontinue ŝargi la serio-konektitan bateripakaĵon per malgranda kurento. Ĉar la ŝarga fluo estas tre malgranda, troŝargado havas malmulte da efiko al plene ŝargita baterio. Ĉar plene ŝargita baterio ne povas konverti pli da elektra energio en kemian energion, la troa energio estos konvertita en varmegon. Baterioj kiuj ne estas plene ŝargitaj, tamen, povas daŭre ricevi elektran energion ĝis ili atingas plenan ŝargon. Tiamaniere, post relative longa periodo, ĉiuj kuirilaroj atingos plenan ŝargon, tiel atingante kapacita egaligo. Tamen, ĉi tiu metodo postulas tre longan egaligan ŝargan tempon kaj konsumas konsiderindan kvanton da energio por atingi egaligon. Krome, ĉi tiu metodo estas neefika en administrado de senŝargiĝegaligo.
Problemoj en Apliko
Ekzistantaj bateriaj ekvilibraj solvoj ĉefe determinas baterian kapaciton surbaze de la tensio de la bateripakaĵo-tensio-bazita ekvilibra metodo. Por atingi ekvilibron de baterioj, alta precizeco kaj precizeco en tensiodetekto estas decidaj. La flua kurento en la tensio-detekta cirkvito rekte influas la konsistencon de la baterio. Tial, desegni simplan kaj efikan tensian detektan cirkviton estas ŝlosila defio por ekvilibrigi cirkvitojn. Krome, tensio ne estas la sola mezuro de bateriokapacito. Interna rezisto kaj kontaktorezisto en la ligmetodo ankaŭ kaŭzas tensiajn variojn. Tial, nur fidi je tensio por ekvilibro povas konduki al tro-ekvilibro kaj malŝpari energion. En ekstremaj kazoj, ĝi eĉ povas kaŭzi malekvilibrojn en la kuirilaro, malgraŭ komenca kapacita ekvilibro.
Energia disipadcirkvitoj estas simplaj en strukturo, sed la ekvilibraj rezistiloj konsumas energion dum nuna manovrado kaj generas varmecon, kaŭzante termikajn administradproblemojn. Ĉar ili esence limigas tro altajn aŭ malaltajn finajn tensiojn en individuaj ĉeloj per energia disipado, ili taŭgas nur por senmova ekvilibro. Ilia alta-temperatura pliiĝo reduktas sisteman fidindecon, igante ilin maltaŭgaj por dinamika ekvilibro. Ĉi tiu metodo taŭgas nur por malgrandaj aŭ malaltaj-baterioj.
Energitransigo-cirkvitoj estas metodo de baterio-kapacita kompenso, kie pli alta-kapacita baterio kontribuas iom da energio por kompensi pli malaltan-kapacita baterio. Dum farebla, tiu metodo estas kompleksa, volumena, kaj multekosta pro la bezono de tensiomonitorado de individuaj ĉeloj en la fakta cirkvito. Krome, la energitransigo estas atingita per energistoka rimedo, kiu enkondukas energikonsumon kaj kontrolproblemojn. Ĉi tiu ekvilibra metodo estas ĝenerale uzata en mezaj ĝis grandaj bateripakaĵoj.
Energikonvertaj cirkvitoj, aliflanke, uzas ŝanĝantan elektroprovizon por atingi energikonverton. Kompare al energitransigo-cirkvitoj, ili estas signife malpli kompleksaj kaj malpli multekostaj. Tamen, por koaksialaj bobenoj, la ŝanĝiĝantaj longoj kaj formoj de la dratoj ligantaj la volvaĵojn al ĉiu ĉelo rezultigas malsamajn transformproporciojn, kondukante al malkonsekvenca balancado de ĉiu ĉelo kaj rezultigante ekvilibrajn erarojn. Aldone, la samaksa bobeno mem konsumas energion pro elektromagneta elfluo kaj aliaj problemoj.
