Концепциябалансировка клетокВероятно, это знакомо большинству из нас. В основном это связано с тем, что нынешняя однородность клеток недостаточно хороша, и балансировка помогает это улучшить. Точно так же, как в мире нельзя найти два одинаковых листа, нельзя найти и две одинаковые клетки. Таким образом, в конечном счете, балансировка призвана устранить недостатки клеток, выступая в качестве компенсационной меры.
Какие аспекты указывают на клеточную несогласованность?
Существует четыре основных аспекта: состояние заряда (SOC), внутреннее сопротивление, ток саморазряда и емкость. Однако балансировка не может полностью устранить эти четыре несоответствия. Балансировка может лишь компенсировать разницу в состоянии заряда, попутно устраняя несоответствия в саморазряде. Но для внутреннего сопротивления и емкости балансировка бессильна.
Как возникает несоответствие размеров клеток?
Существует две основные причины: одна — это несоответствия, вызванные производством и обработкой ячеек, а другая — несоответствия, вызванные условиями эксплуатации ячеек. Несоответствия в производстве возникают из-за таких факторов, как методы обработки и материалы, что является упрощением очень сложной проблемы. Несоответствия в условиях окружающей среды понять проще, поскольку положение каждой ячейки в упаковке различно, что приводит к различиям в условиях, таким как незначительные колебания температуры. Со временем эти различия накапливаются, вызывая несоответствия в работе ячеек.
Как работает балансировка?
Как уже упоминалось ранее, балансировка используется для устранения различий в уровне заряда (SOC) между элементами. В идеале она поддерживает одинаковый уровень заряда каждого элемента, позволяя всем элементам одновременно достигать верхнего и нижнего пределов напряжения заряда и разряда, тем самым увеличивая полезную емкость аккумуляторной батареи. Существует два сценария различий в уровне заряда: первый — когда емкость элементов одинакова, но уровни заряда различаются; второй — когда емкость элементов и уровни заряда различаются.
Первый сценарий (крайний левый на иллюстрации ниже) показывает элементы с одинаковой емкостью, но разным уровнем заряда (SOC). Элемент с наименьшим SOC первым достигает предела разряда (принимая 25% SOC за нижний предел), в то время как элемент с наибольшим SOC первым достигает предела заряда. При балансировке все элементы поддерживают одинаковый уровень заряда как при заряде, так и при разряде.
Второй сценарий (второй слева на иллюстрации ниже) включает элементы с различной емкостью и уровнем заряда (SOC). В этом случае элемент с наименьшей емкостью заряжается и разряжается первым. Благодаря балансировке все элементы поддерживают одинаковый уровень заряда во время зарядки и разрядки.
Важность баланса
Балансировка — важнейшая функция для современных элементов. Существует два типа балансировки:активная балансировкаипассивная балансировкаПассивная балансировка использует резисторы для разряда, тогда как активная балансировка включает в себя переток заряда между ячейками. Существуют некоторые разногласия по поводу этих терминов, но мы не будем вдаваться в подробности. Пассивная балансировка чаще используется на практике, а активная – реже.
Определение балансировочного тока для системы управления батареей (BMS).
Как следует определять балансировочный ток для пассивной балансировки? В идеале он должен быть как можно больше, но такие факторы, как стоимость, теплоотвод и занимаемое пространство, требуют компромисса.
Перед выбором балансировочного тока важно понять, обусловлена ли разница в состоянии заряда (SOC) первым или вторым сценарием. Во многих случаях это ближе к первому сценарию: ячейки изначально имеют почти одинаковую емкость и состояние заряда, но по мере использования, особенно из-за различий в саморазряде, состояние заряда каждой ячейки постепенно становится разным. Поэтому балансировочная способность должна, по крайней мере, исключать влияние различий в саморазряде.
Если бы все ячейки имели одинаковый саморазряд, балансировка не потребовалась бы. Но если ток саморазряда различается, возникнут различия в состоянии заряда, и балансировка необходима для компенсации этого. Кроме того, поскольку среднее время балансировки в сутки ограничено, в то время как саморазряд продолжается ежедневно, необходимо также учитывать временной фактор.
Дата публикации: 05.07.2024
