Konceptvyrovnávanie buniekje asi väčšine z nás známe. Je to hlavne preto, že súčasná konzistencia buniek nie je dostatočne dobrá a vyrovnávanie to pomáha zlepšiť. Tak ako na svete nenájdete dva rovnaké listy, nemôžete nájsť ani dve rovnaké bunky. Takže v konečnom dôsledku má vyvažovanie riešiť nedostatky buniek a slúži ako kompenzačné opatrenie.
Aké aspekty ukazujú nekonzistentnosť buniek?
Existujú štyri hlavné aspekty: SOC (State of Charge), vnútorný odpor, samovybíjací prúd a kapacita. Vyvažovanie však nemôže úplne vyriešiť tieto štyri nezrovnalosti. Vyvažovanie môže iba kompenzovať rozdiely v SOC, pričom mimochodom rieši nezrovnalosti samovybíjania. Ale pre vnútorný odpor a kapacitu je vyváženie bezmocné.
Ako je spôsobená nekonzistentnosť buniek?
Existujú dva hlavné dôvody: jedným je nekonzistentnosť spôsobená produkciou a spracovaním buniek a druhým je nekonzistentnosť spôsobená prostredím používania buniek. Výrobné nezrovnalosti vyplývajú z faktorov, ako sú techniky spracovania a materiály, čo je zjednodušenie veľmi zložitého problému. Nekonzistentnosť prostredia je ľahšie pochopiteľná, pretože pozícia každej bunky v PACKu je iná, čo vedie k rozdielom v prostredí, ako sú malé zmeny teploty. V priebehu času sa tieto rozdiely hromadia, čo spôsobuje nekonzistenciu buniek.
Ako funguje vyvažovanie?
Ako už bolo spomenuté, vyrovnávanie sa používa na elimináciu rozdielov SOC medzi bunkami. V ideálnom prípade udržiava SOC každého článku rovnakú, čo umožňuje všetkým článkom dosiahnuť hornú a dolnú hranicu napätia pri nabíjaní a vybíjaní súčasne, čím sa zvyšuje využiteľná kapacita batérie. Existujú dva scenáre rozdielov v SOC: jedným z nich je, keď sú kapacity buniek rovnaké, ale SOC sú odlišné; druhý je, keď sú kapacity buniek a SOC odlišné.
Prvý scenár (na obrázku nižšie vľavo) zobrazuje bunky s rovnakou kapacitou, ale rôznymi SOC. Článok s najmenším SOC dosiahne najskôr limit vybitia (za predpokladu, že 25 % SOC ako spodný limit), zatiaľ čo článok s najväčším SOC dosiahne limit nabitia ako prvý. Pri vyvážení si všetky články zachovávajú rovnakú SOC počas nabíjania a vybíjania.
Druhý scenár (druhý zľava na obrázku nižšie) zahŕňa bunky s rôznymi kapacitami a SOC. Tu sa najskôr nabíja a vybíja článok s najmenšou kapacitou. Pri vyvážení si všetky články zachovávajú rovnakú SOC počas nabíjania a vybíjania.
Dôležitosť vyváženia
Vyvažovanie je kľúčovou funkciou pre súčasné bunky. Existujú dva typy vyváženia:aktívne vyvažovanieapasívne vyváženie. Pasívne vyvažovanie využíva rezistory na vybíjanie, zatiaľ čo aktívne vyvažovanie zahŕňa tok náboja medzi článkami. O týchto pojmoch sa vedie určitá diskusia, ale nebudeme to rozoberať. V praxi sa častejšie používa pasívne vyvažovanie, menej bežné je aktívne vyvažovanie.
Rozhodovanie o vyrovnávacom prúde pre BMS
Ako by sa mal určiť vyvažovací prúd pre pasívne vyváženie? V ideálnom prípade by mala byť čo najväčšia, ale faktory ako náklady, rozptyl tepla a priestor si vyžadujú kompromis.
Pred výberom vyrovnávacieho prúdu je dôležité pochopiť, či je rozdiel SOC spôsobený prvým alebo druhým scenárom. V mnohých prípadoch je to bližšie k scenáru 1: články začínajú s takmer identickou kapacitou a SOC, ale ako sa používajú, najmä kvôli rozdielom v samovybíjaní, SOC každého článku sa postupne mení. Preto by mala vyrovnávacia schopnosť aspoň eliminovať vplyv rozdielov v samovybíjaní.
Ak by všetky články mali rovnaké samovybíjanie, nebolo by potrebné vyrovnávanie. Ale ak existuje rozdiel v samovybíjacom prúde, vzniknú rozdiely v SOC a na kompenzáciu je potrebné vyváženie. Okrem toho, keďže priemerný denný čas vyrovnávania je obmedzený, zatiaľ čo samovybíjanie pokračuje denne, musí sa zvážiť aj časový faktor.
Čas odoslania: júl-05-2024
