Koncepturavnoteženje celicje verjetno poznana večini od nas. To je predvsem zato, ker trenutna konsistenca celic ni dovolj dobra, uravnoteženje pa to pomaga izboljšati. Tako kot na svetu ne morete najti dveh enakih listov, tudi dveh enakih celic ne morete najti. Konec koncev je uravnoteženje namenjeno odpravljanju pomanjkljivosti celic in služi kot kompenzacijski ukrep.
Kateri vidiki kažejo nedoslednost celic?
Obstajajo štirje glavni vidiki: SOC (stanje napolnjenosti), notranji upor, tok samopraznjenja in zmogljivost. Vendar uravnoteženje teh štirih neskladij ne more popolnoma rešiti. Uravnoteženje lahko le kompenzira razlike v SOC, mimogrede obravnava nedoslednosti pri samopraznjenju. Toda za notranji upor in zmogljivost je uravnoteženje nemočno.
Kako nastane nedoslednost celic?
Obstajata dva glavna razloga: eden je nedoslednost, ki jo povzroča proizvodnja in obdelava celic, drugi pa je nedoslednost, ki jo povzroča okolje uporabe celice. Proizvodne nedoslednosti izhajajo iz dejavnikov, kot so tehnike obdelave in materiali, kar je poenostavitev zelo zapletenega vprašanja. Okoljsko nedoslednost je lažje razumeti, saj je položaj vsake celice v PACK drugačen, kar vodi do okoljskih razlik, kot so majhne razlike v temperaturi. Sčasoma se te razlike kopičijo in povzročajo nedoslednost celic.
Kako deluje uravnoteženje?
Kot smo že omenili, se uravnoteženje uporablja za odpravo razlik v SOC med celicami. V idealnem primeru ohranja SOC vsake celice enak, kar omogoča, da vse celice dosežejo zgornjo in spodnjo napetostno mejo polnjenja in praznjenja hkrati, s čimer se poveča uporabna zmogljivost paketa baterij. Obstajata dva scenarija za razlike v SOC: prvi je, ko so zmogljivosti celic enake, vendar so SOC različni; drugo pa je, ko so zmogljivosti celic in SOC različni.
Prvi scenarij (skrajno levo na spodnji sliki) prikazuje celice z enako zmogljivostjo, vendar različnimi SOC. Celica z najmanjšim SOC prva doseže mejo praznjenja (ob predpostavki, da je spodnja meja 25 % SOC), medtem ko celica z največjim SOC prva doseže mejo napolnjenosti. Z uravnoteženjem vse celice ohranjajo enak SOC med polnjenjem in praznjenjem.
Drugi scenarij (drugi z leve na spodnji sliki) vključuje celice z različnimi zmogljivostmi in SOC. Tu se najprej polni in prazni celica z najmanjšo kapaciteto. Z uravnoteženjem vse celice ohranjajo enak SOC med polnjenjem in praznjenjem.
Pomen uravnoteženja
Uravnoteženje je ključna funkcija za trenutne celice. Obstajata dve vrsti uravnoteženja:aktivno uravnoteženjeinpasivno uravnoteženje. Pasivno uravnoteženje uporablja upore za praznjenje, medtem ko aktivno uravnoteženje vključuje pretok naboja med celicami. Obstaja nekaj razprav o teh izrazih, vendar se ne bomo spuščali v to. Pasivno uravnoteženje se v praksi pogosteje uporablja, aktivno pa manj.
Odločitev o izravnalnem toku za BMS
Kako naj se določi izravnalni tok za pasivno uravnoteženje? V idealnem primeru bi moral biti čim večji, vendar dejavniki, kot so stroški, odvajanje toplote in prostor, zahtevajo kompromis.
Preden izberete izravnalni tok, je pomembno razumeti, ali je razlika SOC posledica prvega ali drugega scenarija. V mnogih primerih je bližje prvemu scenariju: celice začnejo s skoraj enako zmogljivostjo in SOC, toda ko se uporabljajo, zlasti zaradi razlik v samopraznjenju, SOC vsake celice postopoma postane drugačen. Zato mora sposobnost uravnoteženja vsaj odpraviti vpliv razlik v samopraznjenju.
Če bi imele vse celice enako samopraznjenje, uravnoteženje ne bi bilo potrebno. Če pa obstaja razlika v toku samopraznjenja, se bodo pojavile razlike v SOC in za izravnavo tega je potrebno uravnoteženje. Ker je povprečni dnevni čas izravnave omejen, medtem ko se samopraznjenje nadaljuje dnevno, je treba upoštevati tudi časovni faktor.
Čas objave: 5. julij 2024
