Rheoli cydraddoli system batri pŵer
Er mwyn cydbwyso'r gwahaniaethau cynhwysedd ac ynni ymhlith celloedd unigol mewn pecyn batri a gwella cyfradd defnyddio ynni'r pecyn batri, mae angen cylched cydraddoli yn ystod y broses codi tâl a gollwng. Yn seiliedig ar sut mae'r gylched yn defnyddio ynni yn ystod y broses gydraddoli, gellir ei rannu'n ddau brif gategori: math afradu ynni a math o ynni nad yw'n gwasgaru. Mae math afradu egni yn afradloni egni gormodol fel gwres, tra bod math di-afradu egni yn trosglwyddo neu'n trosi egni dros ben i fatris eraill.
Afradu ynni-math rheoli cydbwysedd
Mae cylchedau cyfartalu math afradu egni yn cyflawni cydraddoli trwy siyntio'r cerrynt gwefru trwy wrthyddion cyfochrog mewn celloedd batri unigol, fel y dangosir yn Ffigur 8-12. Mae'r strwythur cylched hwn yn syml, ac yn gyffredinol cwblheir y broses gyfartal yn ystod codi tâl. Fodd bynnag, ni all ailgyflenwi pŵer celloedd unigol gallu isel, gan arwain at wastraff ynni a llwyth cynyddol ar y system rheoli thermol. Yn gyffredinol, mae offer trydanol math afradu ynni yn perthyn i ddau gategori:
Yn gyffredinol, mae offer trydanol math afradu ynni yn perthyn i ddau gategori: Yn gyntaf, cylched gwefru cysoni gwrthydd siyntio, lle mae gwrthydd siyntio bob amser wedi'i gysylltu yn gyfochrog â phob cell batri. Nodweddir y dull hwn gan ddibynadwyedd uchel a gwerth gwrthydd siyntio mawr, gan leihau gwahaniaethau mewn foltedd celloedd unigol oherwydd hunan-ollwng trwy siyntio sefydlog. Ei anfantais yw bod y gwrthydd siyntio yn defnyddio pŵer yn gyson wrth godi tâl a gollwng, gan arwain at golled ynni sylweddol; mae'n gyffredinol addas ar gyfer ceisiadau lle gellir ailgyflenwi ynni yn brydlon.
Yn ail, cylched gwefru cydraddoli gwrthydd siyntio a reolir gan switsh, lle mae'r gwrthydd siyntio yn cael ei reoli gan switsh. Wrth godi tâl, pan fydd y foltedd batri unigol yn cyrraedd y foltedd torri, mae'r ddyfais cydraddoli yn atal gor-godi tâl ac yn trosi egni gormodol yn wres. Mae'r gylched cydraddoli hon yn gweithredu wrth wefru a gall siyntio'r cerrynt i gelloedd unigol â folteddau uwch wrth wefru. Ei anfantais yw, oherwydd yr amser cyfartalu cyfyngedig, bod angen gwasgaru'r gwres mawr a gynhyrchir yn ystod siyntio mewn modd amserol trwy'r system rheoli thermol, sy'n arbennig o amlwg mewn pecynnau batri â chynhwysedd mwy.
Er enghraifft, mewn pecyn batri 10Ah, gall gwahaniaeth foltedd o 100mV arwain at wahaniaeth cynhwysedd o dros 500mAh. Os yw'r amser cyfartalu yn 2 awr, mae'r cerrynt siyntio yn 250mA, mae'r gwrthiant siyntio tua 14Ω, ac mae'r gwres a gynhyrchir tua 2Wh.
Rheoli cydraddoli math afradu ynni nad yw'n-
Mae cylchedau nad ydynt yn gwasgaru ynni yn defnyddio llawer llai o egni na chylchedau afradu egni, ond mae strwythur eu cylchedau yn gymharol gymhleth. Gellir eu rhannu'n ddau fath: cyfartalu trosi ynni a chydraddoli trosglwyddo ynni.
Cydbwyso Trosi Ynni
Mae cydbwyso trosi ynni yn defnyddio signalau newid i naill ai ailgyflenwi egni celloedd unigol o'r pecyn batri cyffredinol neu drosi egni celloedd unigol yn ôl i'r pecyn batri cyffredinol. Mae'r trosi o ynni celloedd unigol i ynni cyffredinol fel arfer yn digwydd yn ystod y broses codi tâl pecyn batri, fel y dangosir yn Ffigur 8-13. Mae'r gylched hon yn canfod foltedd pob cell unigol; pan fydd foltedd cell unigol yn cyrraedd gwerth penodol, mae'r modiwl cydbwyso yn dechrau gweithio. Mae'n dargyfeirio'r cerrynt codi tâl yn y gell unigol i leihau'r foltedd codi tâl, ac mae'r cerrynt dargyfeiriol yn cael ei drawsnewid gan y modiwl a'i fwydo'n ôl i'r bws gwefru, gan sicrhau cydbwysedd. Gall rhai dulliau cydbwyso trosi ynni hefyd ddefnyddio anwythyddion olwynion rhydd i gwblhau'r trawsnewid ynni o gelloedd unigol i'r pecyn batri.
Dangosir y gylched ar gyfer trosi egni'r pecyn batri cyfan i gelloedd unigol yn Ffigur 8-14. Gelwir y dull hwn hefyd yn gydbwyso atodol. Yn ystod y broses codi tâl, mae'r prif fodiwl codi tâl yn codi tâl ar y pecyn batri yn gyntaf, tra bod y gylched canfod foltedd yn monitro pob cell unigol. Pan fydd foltedd unrhyw gell unigol yn rhy uchel, mae'r brif gylched codi tâl yn cau, ac yna mae'r modiwl codi tâl cydbwyso atodol yn dechrau codi tâl ar y pecyn batri. Trwy ddyluniad wedi'i optimeiddio, mae'r foltedd gwefru yn y modiwl cydbwyso yn cael ei gymhwyso i bob cell unigol trwy drawsnewidydd DC/DC annibynnol a thrawsnewidydd coil cyfechelog, gan ychwanegu dirwyn eilaidd union yr un fath. Mae hyn yn sicrhau bod celloedd â foltedd uwch yn derbyn llai o ynni o'r gylched gwefru ategol, tra bod celloedd â foltedd is yn derbyn mwy o egni, gan sicrhau cydbwysedd. Y broblem gyda'r dull hwn yw ei bod yn anodd rheoli cysondeb y dirwyniad eilaidd. Hyd yn oed gyda throadau union yr un fath, o ystyried inductance gollyngiadau trawsnewidyddion ac anwythiad cydfuddiannol rhwng dirwyniadau eilaidd, efallai na fydd celloedd unigol yn derbyn yr un foltedd codi tâl. At hynny, mae'r coil cyfechelog hefyd yn profi rhywfaint o afradu ynni, ac mae'r dull cydbwyso hwn yn mynd i'r afael ag anghydbwysedd codi tâl yn unig, gan fethu â mynd i'r afael ag anghydbwysedd yn y cyflwr rhyddhau.
Cydbwyso Trosglwyddo Ynni
Mae cydbwyso trosglwyddo ynni yn defnyddio elfennau storio ynni megis anwythyddion neu gynwysorau i drosglwyddo gwefr o gelloedd unigol gallu uchel i gelloedd capasiti is o fewn pecyn batri, fel y dangosir yn Ffigur 8-15. Mae'r gylched hon yn trosglwyddo egni rhwng celloedd cyfagos trwy newid cynwysorau, gan symud gwefr o gelloedd foltedd uchel i foltedd isel i gael cydbwysedd. Fel arall, gellir cyflawni trosglwyddiad ynni deugyfeiriadol rhwng celloedd cyfagos gan ddefnyddio storfa ynni anwythol. Mae gan y gylched hon golled ynni isel iawn, ond mae angen trosglwyddiadau lluosog wrth gydbwyso, gan arwain at amser cydbwyso hir a'i wneud yn anaddas ar gyfer pecynnau batri aml-gell. Gall dull cydbwyso newid cynhwysydd gwell gynyddu'r cyflymder cydbwyso trwy ddewis y celloedd unigol foltedd uchaf a'r foltedd isaf ar gyfer trosglwyddo egni. Fodd bynnag, mae penderfyniad ynni a gweithredu'r cylched newid wrth gydbwyso trosglwyddo ynni yn gymharol anodd.
Heblaw am y dulliau cydbwyso uchod, gellir defnyddio codi tâl diferyn hefyd i sicrhau cydbwysedd batri yn ystod ceisiadau codi tâl. Dyma'r dull symlaf ac nid oes angen cylchedwaith ategol allanol. Mae'n golygu gwefru'r pecyn batri cyfres cysylltiedig â cherrynt bach yn barhaus. Oherwydd bod y cerrynt gwefru yn fach iawn, ychydig iawn o effaith a gaiff gordalu ar fatri â gwefr lawn. Gan na all batri â gwefr lawn drosi mwy o ynni trydanol yn ynni cemegol, bydd yr egni gormodol yn cael ei drawsnewid yn wres. Fodd bynnag, gall batris nad ydynt wedi'u gwefru'n llawn barhau i dderbyn ynni trydanol nes iddynt gyrraedd gwefr lawn. Yn y modd hwn, ar ôl cyfnod cymharol hir, bydd pob batris yn cyrraedd tâl llawn, a thrwy hynny gyflawni cydraddoli capasiti. Fodd bynnag, mae'r dull hwn yn gofyn am amser codi tâl cydraddoli hir iawn ac yn defnyddio cryn dipyn o egni i sicrhau cydraddoli. At hynny, mae'r dull hwn yn aneffeithiol wrth reoli cydraddoli rhyddhau.
Problemau yn y Cais
Mae datrysiadau cydbwyso batri presennol yn bennaf yn pennu cynhwysedd batri yn seiliedig ar foltedd y pecyn batri-dull cydbwyso sy'n seiliedig ar foltedd-. Er mwyn sicrhau cydbwysedd pecyn batri, mae cywirdeb uchel a manwl gywirdeb wrth ganfod foltedd yn hanfodol. Mae'r cerrynt gollyngiadau yn y gylched canfod foltedd yn effeithio'n uniongyrchol ar gysondeb y pecyn batri. Felly, mae dylunio cylched canfod foltedd syml ac effeithlon yn her allweddol ar gyfer cydbwyso cylchedau. At hynny, nid foltedd yw'r unig fesur o gapasiti batri. Mae ymwrthedd mewnol a gwrthiant cyswllt yn y dull cysylltu hefyd yn achosi amrywiadau foltedd. Felly, gall dibynnu ar foltedd yn unig i gydbwyso arwain at or-gydbwyso a gwastraffu ynni. Mewn achosion eithafol, gall hyd yn oed achosi anghydbwysedd yn y pecyn batri, er gwaethaf cydbwyso capasiti cychwynnol.
Mae cylchedau afradu ynni yn syml o ran strwythur, ond mae'r gwrthyddion cydbwyso yn defnyddio ynni yn ystod siyntio cerrynt ac yn cynhyrchu gwres, gan achosi problemau rheoli thermol. Gan eu bod yn y bôn yn cyfyngu ar folteddau terfynell rhy uchel neu isel mewn celloedd unigol trwy afradu egni, dim ond ar gyfer cydbwyso statig y maent yn addas. Mae eu-codiad tymheredd uchel yn lleihau dibynadwyedd y system, gan eu gwneud yn anaddas ar gyfer cydbwyso deinamig. Mae'r dull hwn yn addas ar gyfer pecynnau batri gallu bach neu isel yn unig.
Mae cylchedau trosglwyddo ynni yn ddull o wneud iawn am gapasiti batri, lle mae batri gallu uwch yn cyfrannu rhywfaint o ynni i wneud iawn am batri gallu is. Er ei fod yn ymarferol, mae'r dull hwn yn gymhleth, yn swmpus ac yn gostus oherwydd yr angen i fonitro foltedd celloedd unigol yn y gylched wirioneddol. At hynny, cyflawnir y trosglwyddiad ynni trwy gyfrwng storio ynni, sy'n cyflwyno materion defnydd a rheoli ynni. Yn gyffredinol, defnyddir y dull cydbwyso hwn mewn pecynnau batri canolig i fawr.
Mae cylchedau trosi ynni, ar y llaw arall, yn defnyddio cyflenwad pŵer newid i gyflawni trosi ynni. O'u cymharu â chylchedau trosglwyddo ynni, maent yn sylweddol llai cymhleth ac yn llai costus. Fodd bynnag, ar gyfer coiliau cyfechelog, mae hyd a siapiau amrywiol y gwifrau sy'n cysylltu'r dirwyniadau i bob cell yn arwain at gymarebau trawsnewid gwahanol, gan arwain at gydbwyso pob cell yn anghyson ac arwain at wallau cydbwyso. Yn ogystal, mae'r coil cyfechelog ei hun yn defnyddio ynni oherwydd gollyngiadau electromagnetig a materion eraill.
