אני מאמין שכולם התוודעו למושג איזון תאים, בעיקר בגלל שהעקביות הנוכחית של התאים לא מספיק טובה, ויש לשפר אותה באמצעות איזון. בדיוק כמו בעולם, אנחנו לא יכולים למצוא שני עלים זהים, ואנחנו לא יכולים למצוא שני תאים זהים. באלאנס מטרתה בסופו של דבר לטפל בחסרונות של תאי הסוללה ומהווה אמצעי פיצוי. להלן מבוא קצר לאיזון פסיבי ואקטיבי של סוללות ליתיום:
01 שיווי משקל פסיבי
איזון פסיבי פורק בדרך כלל סוללות עם מתח גבוה יותר באמצעות פריקת התנגדות, משחרר חשמל בצורה של חום כדי להשיג יותר זמן טעינה עבור סוללות אחרות. באופן זה, הספק של המערכת כולה מוגבל על ידי הסוללה בעלת הקיבולת הנמוכה ביותר. במהלך תהליך הטעינה, לסוללות ליתיום יש בדרך כלל ערך מתח הגנה על גבול הטעינה העליון. כאשר מחרוזת מסוימת של סוללות מגיעה לערך מתח זה, לוח ההגנה על סוללת הליתיום ינתק את מעגל הטעינה ויפסיק את הטעינה. לכן, היתרונות של שיווי משקל פסיבי הם עלות נמוכה ועיצוב מעגל פשוט; החיסרון הוא שהאיזון מבוסס על קיבולת הסוללה הנמוכה ביותר שנותרה, שאינה יכולה להגדיל את הקיבולת של סוללות עם קיבולת שיורית נמוכה, ו-100% מהכוח המאוזן מתבזבז בצורת חום. לוחות הגנת סוללת ליתיום כוללים בדרך כלל פונקציית הגנה מפני טעינת יתר כדי למנוע טעינת יתר של הסוללה.
כפי שמוצג באיור 2, במהלך תהליך הטעינה, הסוללה השנייה נטענת תחילה לערך מתח ההגנה, מה שמפעיל את מנגנון ההגנה של לוח ההגנה על סוללת הליתיום ומפסיק את הטעינה של מערכת הסוללות, מה שמוביל ישירות לחוסר יכולת מלאה לטעון את הסוללה הראשונה והשלישית. הטעינה המלאה של המערכת כולה מוגבלת על ידי הסוללה השנייה, שהיא אובדן המערכת. על מנת להגביר את עוצמת מערכת הסוללות, לוח ההגנה על סוללת הליתיום יאזן את הסוללה במהלך הטעינה. כפי שמוצג באיור 3, לאחר הפעלה מאוזנת, לוח ההגנה על סוללת הליתיום יפרוק את הסוללה השנייה, ויעכב את הזמן עד שהיא תגיע לערך מתח ההגנה. זה גם יאריך את זמן הטעינה של הסוללה הראשונה והשלישית, ובכך יגדיל את ההספק הכולל של מערכת הסוללות. עם זאת, 100% מההספק הנפרק של הסוללה מס' 2 מומר לשחרור חום, מה שגורם לבזבוז משמעותי (פיזור החום של הסוללה מס' 2 הוא אובדן של המערכת וגם בזבוז כוח).
כפי שמוצג באיור 4, בנוסף להשפעה החמורה של טעינת יתר על הסוללה, פריקת יתר עלולה לגרום גם לנזק חמור לסוללה. באופן דומה, ללוח ההגנה על סוללת הליתיום יש פונקציית הגנה מפני פריקת יתר. בעת פריקה, כאשר המתח של הסוללה השנייה מגיע לערך הגנת הפריקה, מנגנון ההגנה של לוח ההגנה על סוללת הליתיום מופעל, עוצר את פריקת המערכת, מה שגורם ישירות לקיבולת הסוללה שנותרה של הסוללה הראשונה והשלישית לא להיות מסוגלת בשימוש מלא. לאחר הפעלה מאוזנת, מערכת פריקת יתר תשתפר.
02 שיווי משקל פעיל
איזון אקטיבי מושג באמצעות העברת חשמל, שהוא יעיל ביותר ומביא להפסדים מינימליים. ליצרנים שונים יש שיטות שונות, והזרם המאוזן משתנה בין 1 ל-10A.
איזון פסיבי מתאים ליישומי ערכת סוללות ליתיום עם קיבולת קטנה וספירת מיתרים נמוכה, בעוד שאיזון אקטיבי מתאים ליישומי ערכת ליתיום מסוג כוח עם ספירת מיתרים גבוהה וקיבולת גדולה. עבור BMS, בנוסף לפונקציית האיזון, אסטרטגיית האיזון הבסיסית חשובה עוד יותר.
כפי שמוצג באיור 5, כל 6 מחרוזות של סוללות יוצרות קבוצה, והכוח הכולל של 6 מחרוזות הסוללות מועבר לסוללה עם הקיבולת הקטנה יותר. איזון אקטיבי אינדוקטיבי מבוסס על המרה פיזית, שילוב מתגי מתח ומשרני מיקרו. הוא משתמש בשיטת איזון דו-כיוונית כדי לאזן סוללות באמצעות העברת מטען בין סוללות סמוכות או שכנות, ויכול להשיג איזון ללא קשר אם הסוללה במצב פריקה, טעינה או סטטי. יעילות האיזון היא עד 92%.
עקרון פעולת הפריקה והטעינה מוצג באיורים 6 ו-7, כאשר סוללה 2 מעבירה כוח לסוללות 1 ו-3. העברת טעינה יעילה מבטיחה שהמתח של שלוש הסוללות יישאר מאוזן במהלך הטעינה, מה שמאפשר לטעון את כל הסוללות במלואן. לוח ההגנה על סוללת הליתיום יכול גם לאזן את הסוללה במהלך הפריקה. הסוללה הראשונה והשלישית מעבירות את כוחן לסוללה השנייה, והמתח של שלוש הסוללות מתרוקן כל הזמן במצב מאוזן, כך שניתן יהיה לנצל את כל הסוללה.