El concepte deequilibri cel·lularprobablement ens sigui familiar. Això es deu principalment al fet que la consistència actual de les cèl·lules no és prou bona, i l'equilibri ajuda a millorar-ho. De la mateixa manera que no es poden trobar dues fulles idèntiques al món, tampoc es poden trobar dues cèl·lules idèntiques. Per tant, en última instància, l'equilibri consisteix a abordar les deficiències de les cèl·lules, servint com a mesura compensatòria.
Quins aspectes mostren inconsistència cel·lular?
Hi ha quatre aspectes principals: l'estat de càrrega (SOC), la resistència interna, el corrent d'autodescàrrega i la capacitat. Tanmateix, l'equilibri no pot resoldre completament aquestes quatre discrepàncies. L'equilibri només pot compensar les diferències en l'estat de càrrega (SOC), abordant de passada les inconsistències d'autodescàrrega. Però pel que fa a la resistència interna i la capacitat, l'equilibri no té cap efecte.
Com es causa la inconsistència cel·lular?
Hi ha dues raons principals: una és la inconsistència causada per la producció i el processament de les cèl·lules, i l'altra és la inconsistència causada per l'entorn d'ús de les cèl·lules. Les inconsistències de producció sorgeixen de factors com les tècniques i els materials de processament, cosa que simplifica un tema molt complex. La inconsistència ambiental és més fàcil d'entendre, ja que la posició de cada cèl·lula al PACK és diferent, cosa que provoca diferències ambientals com ara lleugeres variacions de temperatura. Amb el temps, aquestes diferències s'acumulen, provocant inconsistència cel·lular.
Com funciona l'equilibri?
Com s'ha esmentat anteriorment, l'equilibri s'utilitza per eliminar les diferències de SOC entre les cel·les. Idealment, manté el SOC de cada cel·la igual, permetent que totes les cel·les assoleixin els límits de voltatge superior i inferior de càrrega i descàrrega simultàniament, augmentant així la capacitat útil de la bateria. Hi ha dos escenaris per a les diferències de SOC: un és quan les capacitats de les cel·les són les mateixes però els SOC són diferents; l'altre és quan les capacitats de les cel·les i els SOC són diferents.
El primer escenari (el de més a l'esquerra de la il·lustració següent) mostra cel·les amb la mateixa capacitat però amb diferents SOC. La cel·la amb el SOC més petit arriba primer al límit de descàrrega (suposant un 25% de SOC com a límit inferior), mentre que la cel·la amb el SOC més gran arriba primer al límit de càrrega. Amb l'equilibri, totes les cel·les mantenen el mateix SOC durant la càrrega i la descàrrega.
El segon escenari (el segon per l'esquerra a la il·lustració següent) implica cel·les amb diferents capacitats i SOC. Aquí, la cel·la amb la capacitat més petita es carrega i es descarrega primer. Amb l'equilibri, totes les cel·les mantenen el mateix SOC durant la càrrega i la descàrrega.
La importància de l'equilibri
L'equilibri és una funció crucial per a les cèl·lules actuals. Hi ha dos tipus d'equilibri:equilibri actiuiequilibri passiuL'equilibri passiu utilitza resistències per a la descàrrega, mentre que l'equilibri actiu implica el flux de càrrega entre les cel·les. Hi ha cert debat sobre aquests termes, però no hi entrarem. L'equilibri passiu s'utilitza més habitualment a la pràctica, mentre que l'equilibri actiu és menys comú.
Decidir el corrent d'equilibri per a BMS
Per a l'equilibri passiu, com s'hauria de determinar el corrent d'equilibri? Idealment, hauria de ser tan gran com sigui possible, però factors com el cost, la dissipació de calor i l'espai requereixen un compromís.
Abans de triar el corrent d'equilibri, és important entendre si la diferència de SOC es deu al primer o al segon escenari. En molts casos, s'assembla més al primer escenari: les cel·les comencen amb una capacitat i un SOC gairebé idèntics, però a mesura que s'utilitzen, especialment a causa de les diferències en l'autodescàrrega, el SOC de cada cel·la esdevé gradualment diferent. Per tant, la capacitat d'equilibri hauria d'eliminar com a mínim l'impacte de les diferències d'autodescàrrega.
Si totes les cel·les tinguessin una autodescàrrega idèntica, no caldria equilibrar-ho. Però si hi ha una diferència en el corrent d'autodescàrrega, sorgiran diferències en el SOC, i cal equilibrar-ho per compensar-ho. A més, com que el temps mitjà d'equilibri diari és limitat mentre que l'autodescàrrega continua diàriament, també s'ha de tenir en compte el factor temps.
Data de publicació: 05 de juliol de 2024
