Różnica między aktywnymi i pasywnymi balanserami napięcia.

Dodanie balansera do zestawu akumulatorów przemysłowych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpiecznego, wydajnego i długotrwałego działania zestawu akumulatorów. W komplecie akumulatorów poszczególne ogniwa są połączone w celu zwiększenia napięcia i ogólnej pojemności magazynowania energii. Jednak ze względu na różnice produkcyjne i nieodłączną charakterystykę ogniw, akumulatory w zestawie mogą stać się niezbalansowane pod względem stanu naładowania.

Balansery głównie możemy podzielić na dwa typy:

• Aktywne
• Pasywne

Obie technologie utrzymują akumulatory w równym stanie naładowania. Wydłuża to ogólną żywotność akumulatora. Urządzenia te mają swoje wady i zalety, a wybór między nimi będzie zależał od konkretnego zastosowania i wymagań.

Aktywny balanser

Aktywny balanser redystrybuuje ładunek między akumulatorami, aby zapewnić, jednakowy poziom naładowania za pomocą dedykowanego obwodu, który monitoruje napięcie każdego ogniwa i odpowiednio dostosowuje prąd ładowania i rozładowania. Aktywne balansery są dokładniejsze i szybsze niż balansery pasywne, ale wymagają dedykowanego systemu BMS.

Balanser pasywny

Balanser pasywny opiera się na prawie Ohma i naturalnej charakterystyce ogniw i rezystorów balansujących, aby doprowadzić je do tego samego stanu naładowania. Osiąga się to poprzez umieszczenie niewielkiego obciążenia na ogniwie lub grupie ogniw. Dosłownie – zużywa się nadmiar energii. Pasywne balansowanie może być mniej dokładne i wolniejsze niż aktywne balansowanie, a osiągnięcie pożądanego rezultatu może zająć więcej czasu, jednakże jest prostsze i tańsze w implementacji, ponieważ nie wymaga żadnych dodatkowych obwodów

Skutki braku balansera

Może to prowadzić do szeregu problemów, takich jak zmniejszona ogólna wydajność i pojemność, zwiększone ryzyko niekontrolowanego wzrostu temperatury i skrócenie ogólnej żywotności zestawu akumulatorów. Balansowanie napięcia akumulatorów zapewnia, że każde ogniwo w zestawie jest w tym samym stanie naładowania, co pomaga złagodzić te problemy i zapewnić bezpieczną i wydajną pracę.

Dla przykładu, załóżmy, że budujesz komplet akumulatorów, który ma 4 ogniwa połączone szeregowo, a docelowy stan naładowania dla każdego ogniwa wynosi 14,8V (z podłączonym prostownikiem). Ładujesz więc akumulatory do 59,2V. Nie wiesz jednak, że jeden z akumulatorów ma nieco niższe napięcie wynoszące 12,8V. Jeśli napięcie ładowania wynosi 59,2V, a jeden z akumulatorów ma napięcie 12,8V, pozostaje 42,4V do rozdzielenia między pozostałe 3 akumulatory. Oznacza to, że pozostałe ogniwa są ładowane do napięcia 15,5V zamiast 14,8V. W ten sposób spowodujemy że pozostałe akumulatory zostaną przeładowanie.

Kilka przykładów zastosowań balanserów:

• Pojazdy elektryczne: W pojazdach takich jak rowery czy skutery elektryczne, akumulatory są narażone na szeroki zakres temperatur, wysokie prądy oraz częste cykle ładowania i rozładowywania. Pojazdy elektryczne wymagają wysokiej dokładności i szybkiego czasu reakcji, aby zapewnić bezpieczeństwo i wydajność akumulatora. Dlatego pasywne balansowanie może nie być najlepszym wyborem w większości zastosowań w pojazdach elektrycznych, ale w niektórych przypadkach może być realną opcją.
• Domowe systemy magazynowania energii: W przypadku magazynowania energii ze źródeł odnawialnych i zapewniania zasilania awaryjnego podczas przerw w dostawie prądu. Balanser podłączony z akumulatorami zapewnia najdłuższy możliwy czas pracy akumulatora, co może mieć kluczowe znaczenie, jeśli zestaw zasila urządzenia domowe.
• Zastosowania wysokoprądowe: Aktywne balansowanie jest najlepsze do zastosowań wysokoprądowych, ponieważ ma znacznie szybszy i znacznie bardziej wydajny sposób równoważenia ogniw w porównaniu do pasywnego równoważenia.
• Zastosowania budżetowe: Balansowanie mimo początkowego kosztu, przynoszą oszczędność w postaci dłuższej eksploatacji akumulatorów

Podsumowanie

Balansowanie jest jednym z najważniejszych aspektów eksploatacji akumulatorów. Wynika to z faktu, że zestawy akumulatorów zawierają wiele ogniw połączonych równolegle i szeregowo. Ogniwa równoległe są w stanie przenosić energię między sobą i utrzymywać równowagę, lecz ogniwa połączone szeregowo nie są w stanie tego zrobić.

W idealnym scenariuszu nie trzeba byłoby martwić się o balansowanie, ponieważ wszystkie akumulatory były by takie same. W rzeczywistości jednak różnice w procesie produkcyjnym i inne czynniki sprawiają, że nawet akumulatory z idealnie dopasowanymi parametrami, z tej samej partii, wyprodukowane jeden po drugim w końcu tracą parametry.

Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł ci dowiedzieć się wszystkiego, co musisz wiedzieć o różnicy między aktywnymi i pasywnymi balanserami. Dziękujemy za przeczytanie!