Het concept vancelbalanceringis voor de meesten van ons waarschijnlijk bekend. Dit komt vooral omdat de huidige consistentie van cellen niet goed genoeg is, en balanceren helpt dit te verbeteren. Net zoals je in de wereld geen twee identieke bladeren kunt vinden, kun je ook geen twee identieke cellen vinden. Uiteindelijk is balanceren dus bedoeld om de tekortkomingen van cellen aan te pakken en als compenserende maatregel te dienen.
Welke aspecten tonen celinconsistentie?
Er zijn vier hoofdaspecten: SOC (State of Charge), interne weerstand, zelfontladingsstroom en capaciteit. Balanceren kan deze vier discrepanties echter niet volledig oplossen. Balanceren kan alleen de SOC-verschillen compenseren, waarbij incidenteel inconsistenties in de zelfontlading worden aangepakt. Maar voor interne weerstand en capaciteit is balanceren machteloos.
Hoe wordt celinconsistentie veroorzaakt?
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 celgebruiksomgeving. Inconsistenties in de productie komen voort uit factoren als verwerkingstechnieken en materialen, wat een vereenvoudiging is van een zeer complex vraagstuk. Inconsistentie in de omgeving is gemakkelijker te begrijpen, omdat de positie van elke cel in de PACK anders is, wat leidt tot omgevingsverschillen zoals kleine temperatuurschommelingen. In de loop van de tijd stapelen deze verschillen zich op, waardoor celinconsistentie ontstaat.
Hoe werkt balanceren?
Zoals eerder vermeld, wordt balancering gebruikt om SOC-verschillen tussen cellen te elimineren. Idealiter houdt het de SOC van elke cel hetzelfde, waardoor alle cellen de bovenste en onderste spanningslimieten voor opladen en ontladen tegelijkertijd kunnen bereiken, waardoor de bruikbare capaciteit van het batterijpakket wordt vergroot. Er zijn twee scenario's voor SOC-verschillen: het ene is wanneer de celcapaciteiten hetzelfde zijn, maar de SOC's verschillend zijn; de andere is wanneer celcapaciteiten en SOC's beide verschillend zijn.
Het eerste scenario (uiterst links in de onderstaande afbeelding) toont cellen met dezelfde capaciteit maar met verschillende SOC's. De cel met de kleinste SOC bereikt als eerste de ontladingslimiet (uitgaande van 25% SOC als ondergrens), terwijl de cel met de grootste SOC als eerste de oplaadlimiet bereikt. Met balancering behouden alle cellen dezelfde SOC tijdens het laden en ontladen.
Het tweede scenario (tweede van links in de onderstaande afbeelding) omvat cellen met verschillende capaciteiten en SOC's. Hier wordt de cel met de kleinste capaciteit als eerste opgeladen en ontladen. Met balancering behouden alle cellen dezelfde SOC tijdens het laden en ontladen.
Het belang van balanceren
Balanceren is een cruciale functie voor huidige cellen. Er zijn twee soorten balancering:actief balancerenEnpassief balanceren. Bij passief balanceren worden weerstanden gebruikt voor ontlading, terwijl bij actief balanceren de ladingsstroom tussen cellen betrokken is. Er is enige discussie over deze voorwaarden, maar daar gaan we niet op in. Passief balanceren wordt in de praktijk vaker toegepast, terwijl actief balanceren minder gebruikelijk is.
Beslissen over de evenwichtsstroom voor BMS
Hoe moet bij passief balanceren de balanceringsstroom worden bepaald? Idealiter zou het zo groot mogelijk moeten zijn, maar factoren als kosten, warmteafvoer en ruimte vereisen een compromis.
Voordat u de balanceerstroom kiest, is het belangrijk om 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 vrijwel identieke capaciteit en SOC, maar naarmate ze worden gebruikt, vooral vanwege verschillen in zelfontlading, wordt de SOC van elke cel geleidelijk anders. Daarom moet het balanceringsvermogen op zijn minst de impact van zelfontladingsverschillen elimineren.
Als alle cellen dezelfde zelfontlading zouden hebben, zou balanceren niet nodig zijn. Maar als er een verschil is in de zelfontladingsstroom, zullen er SOC-verschillen ontstaan, en er is balancering nodig om dit te compenseren. Omdat de gemiddelde dagelijkse balanceringstijd beperkt is terwijl de zelfontlading dagelijks doorgaat, moet bovendien ook rekening worden gehouden met de tijdsfactor.
Posttijd: 05-07-2024
