Kakšna je uporaba uravnoteženja celic v litijevih baterijah?
Uravnoteženje celic
Že skoraj 12 let se ukvarjam z razgradnjo baterijskega paketa in oblikovanjem BMS. Vsakič, ko me kdo vpraša, "kaj točno naredi uravnoteženje?", mu samo pokažem dve fotografiji: ena je 2-let-star 36 V paket e-koles brez uravnoteženja (polovica celic pri 1,8 V, ostalo pri 4,18 V), druga je ista serija s 100 mA pasivnim uravnoteženjem (vse celice so po treh letih še vedno znotraj 12 mV). To je bistvo na eni sliki.
V pravih pakiranjih se celice nikoli ne rodijo enake. Vzemite 100 popolnoma-novih celic Samsung 50E iz istega pladnja: razpon zmogljivosti je običajno ±30 mAh, hitrost samo-praznjenja se lahko razlikuje za 2–3-krat, notranji upor pa lahko variira 3–5 mΩ. Po 200 ciklih šibkejši še bolj zaostajajo. Brez uravnoteženja kapaciteto paketa narekujeta najšibkejša celica pri polnjenju in najmočnejša celica pri praznjenju. Samo v prvem letu izgubite 20–40 % uporabne zmogljivosti.
Obstajata samo dva načina, kako ljudje dejansko uravnotežijo proizvodnjo:
1. Pasivno (krvavitev) uravnoteženje
To uporablja 95 % paketov pod 20 kWh.
Pravi žetoni, ki jih boste videli na ploščah:
TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100
Analog Devices LTC6804 / LTC6811 / LTC6813
Maxim MAX14920 / MAX14921
NXP MC33771 / MC33772
Običajni odzračevalni tok: 80–150 mA (BQ76952 lahko potisne 220 mA, če vzporedite dva zatiča).
Vrednost upora v masovni proizvodnji: skoraj vedno 27 Ω ali 33 Ω 2512 1 W paket.
Nastavitve sprožilca, ki jih dejansko uporabljam:
Začnite krvaviti pri 15–25 mV nad povprečjem paketa med CV, ustavite, ko delta pade pod 6–8 mV.
Če poskušate loviti 2 mV, boste ploščo za vedno skuhali.
Toplota je pravi problem. Scooter paket 16 s s 100 mA odvodom lahko prenese 7–8 W neposredno na BMS PCB. Zato se te poceni deske za e-kolesa za 20-dolarjev zvijejo in počijo po enem poletju na soncu.
2. Aktivno uravnoteženje
Ko presežete ~30 kWh, skoraj vsi preklopijo na aktivno.
Primeri iz-resničnega sveta, ki sem jih podrl:
Tesla Model S/X (2012–2021): majhne kocke DC-DC na HVJB, ~1 A na modul
BMW i3 (vsa leta): modul induktivnega transformatorja, razmerje 24 proti 1, približno 2 A
Paketi BYD Blade: plošče letečega-kondenzatorja, ki temeljijo na referenčni zasnovi Infineon TLF35568
Kitajske stacionarne pošasti za shranjevanje: izolirani DC-DC moduli, ki se premikajo 15–20 A po celotnem 700 V nizu
Plošče--na policah, ki jih ljudje dejansko kupujejo:
1–2 plošči zelenih letečih-kondenzatorjev AliExpress (tiste z 8–16 majhnimi releji)
Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / Dilithium: 5–8 A s spodobnim hlajenjem
Strategija sprožitve v dejanskih avtomobilih
Večina proizvajalcev originalne opreme uravnoteži samo zgornjih 10–15 % SoC, ker je krivulja napetosti preveč ravna pod 3,45 V (NMC) ali 3,40 V (LFP).
Tesla waits until >90 % SoC in deluje samo v zadnjih 30–60 minutah polnjenja.
Moji dnevniki BMW i3 2017 kažejo, da se induktivni balanser zbudi samo, ko je delta > 30 mV in tok paketa < 5 A.
Kaj se zgodi, ko pocenite in preskočite uravnoteženje
Imam poln predal sklopov nizkohitrostnih električnih vozil 2016–2018 iz celinske Kitajske, ki so prihranili 0,80 $ z brisanjem odzračevalnih uporov. Po 18 mesecih postanejo šibke celice negativne ob vsakem izpustu, baker se raztopi, dendriti rastejo, separator se topi, požar. Gledal sem, kako so paketi 72 V 20 Ah padli na 8–9 Ah uporabnih v 14 mesecih. Pritrdite jim aktivni balanser za 12 USD in vrnili se bodo na 18–19 Ah. Lekcija, pridobljena na težji način.
Bottom line
Pod 15 kWh → pasivno je v redu in bo ostalo za vedno (skuterji, električna orodja, droni)
400 V+ or >50 kWh → aktiven ali pa boste vsako leto menjavali module
Vsako pravilno električno vozilo, ki se danes prodaja, ima uravnoteženje. Edina spremenljivka je, ali gre za upor 33 Ω ali aktivno ploščo za 300 USD.
To je ravnovesje celic. Nič čarobnega. Samo preprečiti, da bi dobre celice potegnil dol leni brat, ki se je odločil, da se bo hitreje staral.
