Balansowanie akumulatorów

Balansowanie akumulatorów – proces mający na celu wyrównanie stanu naładowania poszczególnych ogniw w baterii (pakietu) celem zmaksymalizowania wykorzystania pojemności takiego pakietu oraz przedłużeniem żywotności. Szczególnie wrażliwe są baterie ogniw Litowych, których elektrochemia sprawia, że przekraczając napięcia operacyjne (ok. 2.0 – 4.2 V w zależności od typu materiału katodowego) dochodzi do nieodwracalnego uszkodzenia, a nawet do puchnięcia, wycieków elektrolitów czy zapłonu.

Przyczyna i konsekwencje nierównomiernego rozdysponowania energii

Zazwyczaj akumulatory tworzące baterię niewiele różnią się pojemnością, jednak różnica ta po kilkukrotnym cyklu ładowania-rozładowana bez balansowania staje się istotna i dochodzi do sytuacji w której napięcie na jednym z ogniw spada poniżej bezpiecznej granicy eksploatacji. Dalsza eksploatacja jest niebezpieczna i może powodować uszkodzenie akumulatora. Maksymalna energia uzyskana z baterii w tym przypadku jest limitowana przez ogniwo o najmniejszej pojemności.

Techniki balansowania pakietów

Napięcie akumulatora jest funkcją poziomu naładowania i rozpina się w granicach 2.0 – 4.2V

Istnieje kilka technik balansowania z udziałem mikrokontrolera, które dzielą się na:

Pasywne – Ogniwo o najwyższym stanie naładowania jest rozładowywane, zazwyczaj na rezystorze generując ciepło(tzw. Bleed Balancing)

Aktywne – Rozwiązanie stosowane dla dużych mocy w których liczy się wysoka sprawność odzyskiwania energii. Energia z akumulatora o najwyższym napięciu gromadzona jest w kondensatorze lub balansowanie następuje przy użyciu przetwornicy DC/DC która rozdziela ładunek na cały pakiet w jednej z trzech konfiguracji:

• Ogniwo-Bateria
• Bateria-Ogniwo
• Dwukierunkowo

Prądy balansowania są zazwyczaj kilku rzędów niższe niż prądy pracy.

Zastosowania

Problem pojawia się wszędzie tam, gdzie ogniwa połączone są szeregowo. W połączeniu równoległym ogniwa balansują się samoistnie.

Zobacz też

• Ładowarka akumulatorów
• Akumulator elektryczny
• Akumulator LiFePO
• Głębokie rozładowanie

Linki zewnętrzne

• Prezentacja od Texas Instruments. dkc1.digikey.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2017-01-19)].
• A Critical Review of Thermal Issues in Lithium-Ion Batteries
• BMS