Làm thế nào để một sự cân bằng pin và mạch bảo vệ hoạt động?

Tôi đang xây dựng một bộ pin LiPo 4S mà tôi muốn kết hợp trong một dự án loa di động và tôi cần đảm bảo rằng pin sẽ không bao giờ cần bảo trì bên cạnh việc thay thế hoàn toàn trong 5 năm hoặc lâu hơn. Pin tôi đang sử dụng là NCR18650B vì vậy chúng sẽ khá tốt.

Tôi đang sử dụng bảng BMS sau đây đang sử dụng IC sạc Seiko :

Để kiểm tra xem cái này có hoạt động đúng không, tôi cố tình làm mất cân bằng một ô bằng cách sạc nó lên đến 4V và tôi để lại 3 ô còn lại ở cùng điện áp 3,85V.

Nguồn cung cấp cho băng ghế dự bị được đặt thành 16,8V để sạc và có thể quan sát những điều sau đây:

1. Ngay sau khi pin đầu tiên được sạc tới 4,25V, gói bị ngắt khỏi nguồn điện. Trong trường hợp cụ thể này, tổng năng lượng trong gói khá thấp do pin không cân bằng đáng kể. Tại sao không ngắt kết nối chỉ các tế bào tính phí nhất?
2. Tôi không thể phát hiện cân bằng với bật hoặc tắt nguồn điện, sau khi BMS quyết định sạc xong. Không có dòng điện đang chảy từ tế bào tích điện nhiều nhất.
3. Tôi đã thử một bảng cân bằng thay thế và hành vi này có vẻ phù hợp. Tất cả các PCB cân bằng thương mại "hoạt động" theo cùng một cách?

Làm thế nào để tất cả sự cân bằng này thực sự hoạt động? Điều gì sẽ là lựa chọn tốt nhất cho kịch bản của tôi khi tôi cần gói 4S từ đó tải sẽ vẽ các đỉnh ~ 1A trong khoảng thời gian ngắn?

Tôi đã đọc một chương từ một cuốn sách rất hay trả lời tất cả.

Tôi rất khuyên bạn nên đọc chương đó hoặc cuốn sách nhưng nếu bạn muốn câu chuyện rất ngắn thì mọi thứ sẽ như thế này.

• Thông thường, người ta cho rằng một gói được lắp ráp với các ô cân bằng, do đó BMS thông thường không được thiết kế để cân bằng các khác biệt lớn.
• Thông thường các tế bào lithium có tốc độ tự xả rất thấp và khá đồng đều, do đó chỉ cần cân bằng nhỏ để giữ cho gói hoạt động tốt.
• Hầu hết các bảng BMS có cân bằng chỉ truyền một dòng rất nhỏ từ tế bào tích điện nhất sang điện trở shunt do đó chúng lãng phí hiệu quả cho đến khi các tế bào khác đạt đến cùng mức.
• Hầu hết các mạch cân bằng không truyền dòng điện từ tế bào này sang tế bào khác (cân bằng hoạt động) bởi vì nó tốn kém hơn để làm như vậy.
• Tùy thuộc vào mạch sạc, cân bằng không hoạt động mọi lúc mà có thể chỉ hoạt động trong và khi sạc. Vì sự mất cân bằng lớn không nên xảy ra, sẽ thật ngu ngốc khi lãng phí năng lượng từ một tế bào tích điện nhiều hơn khi gói bị ngắt khỏi nguồn điện.
• Phải mất nhiều chu kỳ để cân bằng các tế bào. Tất nhiên, tùy thuộc vào mạch, mọi thứ có thể khác nhau, nhưng bạn có thể mong đợi cân bằng chênh lệch 10% trong 30 chu kỳ sạc.
• Sự mất cân bằng trên mỗi chu kỳ của các tế bào LiPo phù hợp thường là ít hơn 0,1%

Kỹ thuật cân bằng đơn giản này rất có thể được thực hiện trong các bảng BMS phổ biến hoạt động như thế này:

P-MOSFET cân bằng bên trong cho một ô cụ thể, cần được cân bằng, được bật trước tiên. Điều này tạo ra dòng điện phân cực thấp thông qua các bộ chia điện trở bên ngoài, kết nối các cực của tế bào với IC của bộ điều khiển cân bằng tế bào pin. Do đó, điện áp cổng-nguồn được thiết lập trên R2 và MOSFET bên ngoài được bật. Điện trở trên của MOSFET bên ngoài không đáng kể so với điện trở cân bằng tế bào bên ngoài và dòng cân bằng bên ngoài, I BAL, được đưa ra bởi I BAL = V CELL / R BAL. Bằng cách chọn đúng giá trị điện trở R BAL, chúng ta có thể có được dòng cân bằng tế bào mong muốn, có thể cao hơn nhiều so với dòng cân bằng tế bào bên trong và có thể tăng tốc quá trình cân bằng tế bào.