Konseptet medcellebalanseringer sannsynligvis kjent for de fleste av oss. Dette er hovedsakelig fordi den nåværende konsistensen av cellene ikke er god nok, og balansering bidrar til å forbedre dette. Akkurat som du ikke kan finne to identiske blader i verden, kan du heller ikke finne to identiske celler. Så til syvende og sist handler balansering om å adressere cellenes mangler, og tjene som et kompenserende tiltak.
Hvilke aspekter viser celleinkonsekvens?
Det er fire hovedaspekter: SOC (ladetilstand), intern motstand, selvutladningsstrøm og kapasitet. Balansering kan imidlertid ikke løse disse fire avvikene fullstendig. Balansering kan bare kompensere for SOC-forskjeller, og for øvrig adressere selvutladningsavvik. Men for intern motstand og kapasitet er balansering kraftløs.
Hvordan forårsakes celleinkonsistens?
Det er to hovedårsaker: den ene er inkonsekvens forårsaket av celleproduksjon og -prosessering, og den andre er inkonsekvens forårsaket av cellens bruksmiljø. Produksjonsinkonsekvenser oppstår fra faktorer som prosesseringsteknikker og materialer, noe som er en forenkling av et svært komplekst problem. Miljøinkonsekvens er lettere å forstå, ettersom hver celles plassering i PACK er forskjellig, noe som fører til miljøforskjeller som små temperaturvariasjoner. Over tid akkumuleres disse forskjellene, noe som forårsaker celleinkonsekvens.
Hvordan fungerer balansering?
Som nevnt tidligere brukes balansering for å eliminere SOC-forskjeller mellom celler. Ideelt sett holder den hver celles SOC den samme, slik at alle celler kan nå de øvre og nedre spenningsgrensene for lading og utlading samtidig, og dermed øke batteripakkens brukbare kapasitet. Det finnes to scenarier for SOC-forskjeller: det ene er når cellekapasiteten er den samme, men SOC-ene er forskjellige; det andre er når cellekapasiteten og SOC-ene begge er forskjellige.
Det første scenariet (lengst til venstre i illustrasjonen nedenfor) viser celler med samme kapasitet, men forskjellige SOC-er. Cellen med den minste SOC-en når utladningsgrensen først (forutsatt 25 % SOC som nedre grense), mens cellen med den største SOC-en når ladegrensen først. Med balansering opprettholder alle celler samme SOC under lading og utlading.
Det andre scenariet (det andre fra venstre i illustrasjonen nedenfor) involverer celler med ulik kapasitet og SOC-er. Her lades og utlades cellen med den laveste kapasiteten først. Med balansering opprettholder alle celler samme SOC under lading og utlading.
Viktigheten av balansering
Balansering er en avgjørende funksjon for nåværende celler. Det finnes to typer balansering:aktiv balanseringogpassiv balanseringPassiv balansering bruker motstander for utladning, mens aktiv balansering involverer flyt av ladning mellom celler. Det er en viss debatt om disse begrepene, men vi skal ikke gå inn på det. Passiv balansering brukes oftere i praksis, mens aktiv balansering er mindre vanlig.
Bestemme balanseringsstrømmen for BMS
Hvordan bør balanseringsstrømmen bestemmes for passiv balansering? Ideelt sett bør den være så stor som mulig, men faktorer som kostnad, varmeavledning og plass krever et kompromiss.
Før man velger balanseringsstrøm, er det viktig å forstå om SOC-forskjellen skyldes scenario én eller scenario to. I mange tilfeller er det nærmere scenario én: celler starter med nesten identisk kapasitet og SOC, men etter hvert som de brukes, spesielt på grunn av forskjeller i selvutlading, blir hver celles SOC gradvis forskjellig. Derfor bør balanseringskapasiteten i det minste eliminere virkningen av forskjeller i selvutlading.
Hvis alle cellene hadde identisk selvutlading, ville ikke balansering være nødvendig. Men hvis det er en forskjell i selvutladingsstrømmen, vil det oppstå SOC-forskjeller, og balansering er nødvendig for å kompensere for dette. I tillegg, siden den gjennomsnittlige daglige balanseringstiden er begrenset mens selvutladingen fortsetter daglig, må tidsfaktoren også tas i betraktning.
Publisert: 05.07.2024
