Ô nhiễm môi trường và khủng hoảng năng lượng đang dần trở thành hai thách thức lớn của thế kỷ 21. Với nhận thức về môi trường ngày càng tăng và sự hỗ trợ mạnh mẽ của chính phủ, xe điện, với đặc tính tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, đã chiếm được cảm tình của thị trường và chắc chắn sẽ dẫn đầu sự phát triển trong tương lai của ngành công nghiệp ô tô. Pin, là thành phần cốt lõi của xe điện, quyết định khả năng phát triển hơn nữa. Do những hạn chế về công nghệ, pin điện của xe điện được cấu tạo từ nhiều cell đơn được nối tiếp. Sự không đồng nhất về hiệu suất của từng cell và tình trạng sạc quá mức và xả quá mức nghiêm trọng trong quá trình sử dụng ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của bộ pin.

Do đó, công nghệ cân bằng pin là rất quan trọng đối với sự phát triển công nghiệp của xe điện. Việc áp dụng công nghệ cân bằng pin cho các trạm sạc để đảm bảo việc sạc an toàn và hiệu quả cho bộ pin mỗi lần là một cách để giải quyết vấn đề suy giảm tuổi thọ của bộ pin. Dữ liệu trong và ngoài nước mới nhất cho thấy công nghệ cân bằng không tiêu tán hiện đang là trọng tâm nghiên cứu, thể hiện cấu trúc mạch đa dạng và nhiều phương pháp điều khiển. Tuy nhiên, nhiều phương pháp cân bằng vẫn còn ở giai đoạn nghiên cứu lý thuyết và không xem xét đầy đủ những thay đổi thông số trong môi trường làm việc thực tế của bộ pin. Hơn nữa, một số chiến lược điều khiển cân bằng được đề xuất thường quá phức tạp để có thể áp dụng vào thực tế.

Dựa trên phân tích chuyên sâu về nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ cân bằng bộ pin điện, Enerkey BMS đã phát triển một phương pháp thiết kế bộ cân bằng pin DC-DC hai chiều chủ động dành riêng cho các tình huống sạc không đầy đủ và sạc quá mức thường xảy ra trong quá trình sạc xe điện. Phương pháp này có thể sạc đầy bộ pin lithium và có thể cân bằng việc sạc bộ pin gồm 24 cell lithium. Hệ thống cân bằng pin được thiết kế bao gồm hai phần: mạch chính cân bằng và bộ điều khiển cân bằng. Đầu tiên, thiết kế mạch của mạch chính cân bằng và bộ điều khiển được mô tả chi tiết. Với mục tiêu thiết kế bộ cân bằng pin cấp sản phẩm, các phương pháp thiết kế mạch cho mạch cung cấp điện, mạch giám sát điện, mạch ngoại vi DSP, mô-đun SPI và mô-đun CAN được thảo luận. Bộ điều khiển cân bằng sử dụng DSP làm lõi điều khiển, được bổ sung bởi mô-đun thu thập điện áp LTC6804-2 của Linear Technology. Thứ hai, một giải pháp hoàn chỉnh từ việc giám sát điện áp pin đến cân bằng điện áp từng cell của bộ pin được thiết kế, cùng với một chiến lược cân bằng hiệu quả. Thuật toán ước tính SOC; sau đó, một mô hình mô phỏng của hệ thống cân bằng pin đã được thiết lập và sơ đồ cân bằng đã được xác minh thông qua mô phỏng. Cuối cùng, một nguyên mẫu của bộ cân bằng pin đã được phát triển và trải qua các thử nghiệm tương thích điện từ, nhiệt độ cao và thấp, và các thử nghiệm chức năng để xác minh tính hiệu quả và độ tin cậy của toàn bộ thiết kế hệ thống.

Đối với vấn đề cân bằng của pin lithium-ion nối tiếp, chúng tôi đã đề xuất một sơ đồ cân bằng pin thông minh dựa trên điều khiển logic mờ. Sơ đồ cân bằng pin này bao gồm một bộ điều khiển DC-DC hai chiều với một tụ điện chuyển đổi năng lượng, có thể được sử dụng để thiết kế một bộ cân bằng không tổn hao trong hệ thống cân bằng năng lượng. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm cho thấy hiệu suất cân bằng tốt của bộ pin lithium-ion. Chiến lược điều khiển cân bằng logic mờ có thể giảm thời gian cân bằng xuống 32%.

Điều này thuộc về lĩnh vực công nghệ cân bằng trong hệ thống quản lý pin, liên quan đến bộ cân bằng hai chiều pin điện dòng cao, bao gồm bộ chuyển đổi DC-DC hai chiều, mạng lưới rơ le và hệ thống quản lý pin. Hệ thống quản lý pin theo dõi điện áp và nhiệt độ pin theo thời gian thực và truyền dữ liệu nhiệt độ và điện áp thu được đến hệ thống vi điều khiển được kết nối; vi điều khiển xác định pin đơn cần cân bằng dựa trên điện áp của từng pin; hệ thống vi điều khiển chọn các rơ le ở cả hai đầu của pin đơn cần cân bằng, điều khiển hướng vào và ra của bộ chuyển đổi DC-DC hai chiều đã đặt và kích hoạt mạng lưới rơ le để đạt được sự cân bằng; các rơ le lần lượt được đặt ở cả hai đầu của mỗi pin đơn trong bộ pin.

Bộ cân bằng thông minh DC-DC hai chiều mới ra mắt của Enerkey BMS là một phương pháp và bộ cân bằng hai chiều pin điện dòng cao, đạt được sự cân bằng không tổn hao của pin điện dòng cao; nó cũng có thể đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng sạc nhanh.