Концепция балансировки батареи, вероятно, знакома большинству из нас. Это происходит главным образом потому, что согласованность текущих ячеек недостаточно хороша, и балансировка может помочь улучшить ее. Как нельзя найти в мире два одинаковых листа, так нельзя найти и две одинаковые аккумуляторной ячейки. Таким образом, балансирование в конечном итоге, заключается в устранении недостатков по заряду, аккумуляторной ячейки, в качестве компенсаторной меры.
В чем проявляется несогласованность клеток?
Существует четыре основных аспекта: SOC (состояние заряда), внутреннее сопротивление, ток саморазряда и емкость. Однако баланс не может полностью разрешить эти четыре противоречия. Балансировка может лишь компенсировать различия в SOC и решить проблему несогласованности саморазряда. Но перед внутренним сопротивлением и емкостью баланс бессилен. Чего до сих пор не понимают многие авторы профессионалы!
Как возникают клеточные несоответствия?
Есть две основные причины: одна — это несоответствие, вызванное производством и обработкой аккумуляторных элементов, а другая — несоответствие, вызванное средой, в которой используются аккумуляторные элементы. Производственные несоответствия вызваны такими факторами, как технология обработки и материалы, что является упрощением очень сложной проблемы. Экологические несоответствия легче понять, поскольку каждая батарея расположена в PACK по-разному, что приводит к различиям в окружающей среде, например небольшим изменениям температуры. Со временем эти различия накапливаются, в результате чего клетки становятся противоречивыми.
Как работает баланс?
Как упоминалось ранее, балансировка используется для устранения различий SOC между ячейками. В идеале он поддерживает одинаковую SOC каждой ячейки, позволяя всем ячейкам одновременно достигать верхнего и нижнего пределов напряжения зарядки и разрядки, тем самым увеличивая полезную емкость аккумуляторной батареи. Существует две ситуации разницы в SOC: одна — когда емкость батареи одинакова, но SOC разная, другая — когда емкость батареи и SOC различны;
В первом случае (крайний слева на изображении ниже) показаны ячейки с одинаковой емкостью, но с разным SOC. Аккумулятор с наименьшим SOC первым достигает предела разрядки (при условии, что SOC 25% является нижним пределом), а аккумулятор с наибольшим SOC первым достигает предела заряда. Благодаря балансировке все элементы поддерживают один и тот же SOC во время зарядки и разрядки.
Во втором случае (второй слева на изображении ниже) используются батареи разной емкости и SOC. Здесь первым заряжается и разряжается аккумулятор с наименьшей емкостью. Благодаря балансировке все элементы поддерживают один и тот же SOC во время зарядки и разрядки.
Важность баланса
Баланс – важная функция текущих клеток. Существует два типа баланса: активный баланс и пассивный баланс . Пассивная балансировка использует резисторы для разрядки, тогда как активная балансировка предполагает поток заряда между ячейками. По поводу этих терминов ведутся некоторые споры, но мы не будем вдаваться в подробности. На практике пассивная балансировка встречается чаще, а активная балансировка встречается реже.
Определить ток балансировки BMS
Как следует определять ток балансировки для пассивной балансировки? В идеале он должен быть как можно большим, но такие факторы, как стоимость, охлаждение и пространство, требуют компромисса.
Прежде чем выбирать балансировочный ток, важно понять, связана ли разница SOC с первым или вторым сценарием. Во многих случаях это ближе к сценарию первому: аккумуляторы изначально имеют практически одинаковую емкость и SOC, но по мере их использования, особенно из-за различий в саморазряде, SOC каждого аккумулятора постепенно становится разным. Таким образом, возможность балансировки должна, по крайней мере, устранять влияние различий в саморазряде.
Если все элементы имеют одинаковый саморазряд, балансировка не требуется. Но если есть разница в токе саморазряда, будет и разница в SOC и для компенсации этого потребуется балансировка. Кроме того, поскольку среднее время балансировки в день ограничено, а саморазряд продолжается каждый день, необходимо учитывать и фактор времени.