Het concept vancelbalansDit is waarschijnlijk voor de meesten van ons wel bekend. Dit komt vooral omdat de huidige consistentie van cellen niet goed genoeg is, en balanceren helpt dit te verbeteren. Net zoals je geen twee identieke bladeren ter wereld kunt vinden, kun je ook geen twee identieke cellen vinden. Balanceren is dus uiteindelijk bedoeld om de tekortkomingen van cellen aan te pakken en dient als een compenserende maatregel.
Welke aspecten tonen inconsistentie in cellen aan?
Er zijn vier belangrijke aspecten: laadstatus (SOC), interne weerstand, zelfontladingsstroom en capaciteit. Balanceren kan deze vier afwijkingen echter niet volledig verhelpen. Balanceren kan alleen SOC-verschillen compenseren en daarmee incidenteel inconsistenties in de zelfontlading aanpakken. Maar voor de interne weerstand en capaciteit is balanceren machteloos.
Hoe ontstaat inconsistentie in cellen?
Er zijn twee hoofdredenen: de ene is de inconsistentie die wordt veroorzaakt door de productie en verwerking van cellen, en de andere is de inconsistentie die wordt veroorzaakt door de omgeving waarin de cellen worden gebruikt. Inconsistenties in de productie ontstaan door factoren zoals verwerkingstechnieken en materialen, wat een vereenvoudiging is van een zeer complex probleem. Omgevingsinconsistentie is gemakkelijker te begrijpen, omdat de positie van elke cel in de PACK anders is, wat leidt tot omgevingsverschillen zoals kleine temperatuurschommelingen. Na verloop van tijd accumuleren deze verschillen, wat leidt tot inconsistentie in de cellen.
Hoe werkt balanceren?
Zoals eerder vermeld, wordt balanceren gebruikt om SOC-verschillen tussen cellen te elimineren. Idealiter zorgt het ervoor dat de SOC van elke cel gelijk blijft, waardoor alle cellen tegelijkertijd de boven- en ondergrens van de laad- en ontlaadspanning kunnen bereiken, wat de bruikbare capaciteit van het accupakket vergroot. Er zijn twee scenario's voor SOC-verschillen: het ene is wanneer de celcapaciteiten gelijk zijn, maar de SOC's verschillen; het andere is wanneer zowel de celcapaciteiten als de SOC's verschillen.
Het eerste scenario (helemaal links in de onderstaande afbeelding) toont cellen met dezelfde capaciteit maar verschillende laadniveaus (SOC). De cel met het laagste laadniveau bereikt het eerst de ontlaadlimiet (uitgaande van 25% laadniveau als ondergrens), terwijl de cel met het hoogste laadniveau het eerst de laadlimiet bereikt. Bij balanceren behouden alle cellen hetzelfde laadniveau tijdens het laden en ontladen.
Het tweede scenario (tweede van links in de onderstaande afbeelding) betreft cellen met verschillende capaciteiten en laadniveaus (SOC). Hier laadt en ontlaadt de cel met de kleinste capaciteit als eerste. Bij balanceren behouden alle cellen hetzelfde laad- en ontlaadniveau tijdens het laden en ontladen.
Het belang van evenwicht
Balanceren is een cruciale functie voor moderne cellen. Er zijn twee soorten balanceren:actief balancerenEnpassieve balanceringPassief balanceren maakt gebruik van weerstanden voor ontlading, terwijl actief balanceren de stroom van lading tussen cellen betreft. Er bestaat enige discussie over deze termen, maar daar zullen we niet op ingaan. Passief balanceren wordt in de praktijk vaker gebruikt, terwijl actief balanceren minder gangbaar is.
De balansstroom voor het gebouwbeheersysteem (BMS) bepalen.
Hoe moet de balanceerstroom worden bepaald bij passieve balancering? Idealiter zou deze zo groot mogelijk moeten zijn, maar factoren zoals kosten, warmteafvoer en beschikbare ruimte vereisen een compromis.
Voordat de balanceerstroom wordt gekozen, is het belangrijk te begrijpen of het SOC-verschil te wijten is aan scenario één of scenario twee. In veel gevallen ligt het dichter bij scenario één: cellen beginnen met een vrijwel identieke capaciteit en SOC, maar naarmate ze worden gebruikt, met name door verschillen in zelfontlading, wordt de SOC van elke cel geleidelijk verschillend. Daarom moet de balanceerfunctie op zijn minst de impact van verschillen in zelfontlading elimineren.
Als alle cellen een identieke zelfontlading zouden hebben, zou balanceren niet nodig zijn. Maar als er een verschil is in de zelfontladingsstroom, ontstaan er verschillen in de laadstatus (SOC), en is balanceren nodig om dit te compenseren. Bovendien moet ook rekening worden gehouden met de tijdsfactor, aangezien de gemiddelde dagelijkse balanceertijd beperkt is terwijl de zelfontlading dagelijks doorgaat.
Geplaatst op: 05-07-2024
