Články lithiové baterie je možné balancovat pasivně nebo aktivně, a to různou velikostí balancovacího proudu. Pro běžné provozní balancování je vhodné aktivní balancování, pro náročný provoz a servis je vhodné výkonové pasivní balancování.

Aktivní balancování vyrovnává napětí přesunem energie mezi jednotlivými články tak, aby jejich napětí bylo v každé fázi cyklu co nejshodnější.
Pasivní balancování sjednocuje napětí článků pouze v závěrečné fázi nabíjení. Energii článků s nejvyšším napětím maří v rezistorech tak, aby jejich napětí už dále nestoupalo a ostatní články mohly také dosáhnout potřebného napětí, resp. kapacity.

Na obrázku je znázorněn charakter napěťové křivky při nabíjení a vybíjení článku.  V intervalu „A“ je možnost jakéhokoliv balancování velmi omezená (bezvýznamná), protože provozní vybíjecí proud bývá řádově vyšší než balancovací proud aktivního balanceru. Pokud zátěž není, napětí se vyrovná i bez balanceru, resp. pouze s jeho minimálním (zanedbatelným) přispěním. 

V intervalu „B“ není potřeba, resp. ani žádoucí články (ve výrobní toleranci) balancovat. Mírné odchylky zde jsou dané vnitřním prostředím jednotlivých článků a jejich umělé překonávání může být i na škodu (podobně jako všichni lidé nemají úplně shodný krevní tlak). Články jsou navíc zbytečně zatíženy vlastní spotřebou balanceru. 

Podstata balancování se tedy odehrává v intervalu „C“. Nabíječ se nastavuje na postupné snižování nabíjecího proudu s rostoucím (celkovým) napětím.  Balancovací proud se tak může přiblížit nebo dokonce vyrovnat proudu nabíjecímu, čímž dochází k nejúčinnějšímu balancování.   

Provozní kapacita celé baterie je dána kapacitou nejslabšího článku (jeho finálním nabíjecím napětím), a to bez ohledu na zavádějící korekce ukazatele SoC, kterými se nedostatečné balancování často řeší. Proto je důležitý dostatečný balancovací výkon v poměru ke kapacitě článků a nabíjecímu výkonu v závěrečné fázi nabíjení. Ten je velmi často reálně dosažitelný pouze u pasivních balancerů. Jejich doprovodným nežádoucím jevem je však teplo ze zmařené energie na rezistorech. Aktivní balancery toto teplo nevyvíjejí, jejich nevýhodou je však obecně menší balancovací výkon, vyšší vlastní spotřeba a přesuny energie mezi články i v situacích, kdy to není třeba, resp. žádoucí. Balancování článků by z principu mělo mít převážně servisní a preventivní charakter. Pokud při provozu dochází k významnému trvalému balancování, je třeba vždy komplexně posoudit funkci a vyváženost konkrétního systému a stav bateriových článků.  

Nelze tedy dát jednoduchý univerzální návod, jak články balancovat (hodnoty balancovacího napětí a proudu). Enbat má v této oblasti rozsáhlé know-how, vycházející z dlouholetého sestavování, testování a řízení bateriových systémů, vč. monitoringu dat. Z toho vychází vlastní vývoj a výroba  BMS  i samostatných balancerů. Tím je zajištěna vzájemná kompatibilita těchto komponent a možnost konfigurace přesně pro dané použití.

Máte bateriový systém, který se nechová podle vašich představ? 

Zkrachoval Váš původní dodavatel a máte problém sehnat kompetentní servis? 

Kontaktujte nás! Váš systém zkontrolujeme a navrhneme varianty řešení a optimální postup. 

ENBAT | BMS, Balancéry a ochrany pro LiFePO4 články a baterie

autor: Jaroslav Malík, ředitel divize ENBAT a 100MEGA Energy s.r.o.