Käsitesolujen tasapainottaminenon luultavasti tuttu useimmille meistä. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että solujen nykyinen konsistenssi ei ole tarpeeksi hyvä, ja tasapainottaminen auttaa parantamaan tätä. Aivan kuten et löydä kahta identtistä lehteä maailmasta, et myöskään löydä kahta identtistä solua. Loppujen lopuksi tasapainotuksella pyritään korjaamaan solujen puutteita, mikä toimii kompensoivana toimenpiteenä.
Mitkä näkökohdat osoittavat solujen epäjohdonmukaisuutta?
Siinä on neljä päätekijää: SOC (State of Charge), sisäinen vastus, itsepurkautumisvirta ja kapasiteetti. Tasapainottaminen ei kuitenkaan pysty ratkaisemaan näitä neljää eroa täysin. Tasapainottaminen voi vain kompensoida SOC-eroja, ja samalla korjata itsepurkauksen epäjohdonmukaisuudet. Mutta sisäisen vastuksen ja kapasiteetin kannalta tasapainotus on voimaton.
Miten solujen epäjohdonmukaisuus johtuu?
Syitä on kaksi: toinen on solujen tuotannon ja käsittelyn aiheuttama epäjohdonmukaisuus ja toinen solun käyttöympäristön aiheuttama epäjohdonmukaisuus. Tuotannon epäjohdonmukaisuudet johtuvat sellaisista tekijöistä kuin prosessointitekniikat ja materiaalit, mikä yksinkertaistaa hyvin monimutkaista asiaa. Ympäristön epäjohdonmukaisuus on helpompi ymmärtää, koska jokaisen solun sijainti PACKissa on erilainen, mikä johtaa ympäristöeroihin, kuten pieniin lämpötilavaihteluihin. Ajan myötä nämä erot kasaantuvat aiheuttaen solujen epäjohdonmukaisuutta.
Miten tasapainotus toimii?
Kuten aiemmin mainittiin, tasapainotusta käytetään poistamaan solujen väliset SOC-erot. Ihannetapauksessa se pitää jokaisen kennon SOC:n samana, jolloin kaikki kennot saavuttavat latauksen ja purkauksen ylä- ja alajänniterajat samanaikaisesti, mikä lisää akun käyttökapasiteettia. SOC-eroilla on kaksi skenaariota: yksi on, kun solujen kapasiteetit ovat samat, mutta SOC:t ovat erilaisia; toinen on, kun solujen kapasiteetit ja SOC:t ovat molemmat erilaisia.
Ensimmäinen skenaario (jäljempänä olevassa kuvassa vasemmalla) näyttää soluja, joilla on sama kapasiteetti, mutta eri SOC:t. Kenno, jolla on pienin SOC, saavuttaa purkausrajan ensin (olettaen 25 % SOC:tä alarajaksi), kun taas kenno, jolla on suurin SOC, saavuttaa latausrajan ensin. Tasapainotuksen avulla kaikki kennot säilyttävät saman SOC:n latauksen ja purkauksen aikana.
Toinen skenaario (toinen vasemmalta alla olevassa kuvassa) sisältää soluja, joilla on erilaiset kapasiteetit ja SOC:t. Tässä pienimmän kapasiteetin omaava kenno latautuu ja purkautuu ensin. Tasapainotuksen avulla kaikki kennot säilyttävät saman SOC:n latauksen ja purkauksen aikana.
Tasapainotuksen merkitys
Tasapainottaminen on keskeinen toiminto nykyisille soluille. Tasapainotusta on kahta tyyppiä:aktiivinen tasapainotusjapassiivinen tasapainotus. Passiivinen tasapainotus käyttää vastuksia purkamiseen, kun taas aktiivinen tasapainotus sisältää varauksen virtauksen kennojen välillä. Näistä termeistä käydään keskustelua, mutta emme mene siihen. Passiivinen tasapainottaminen on käytännössä yleisempää, kun taas aktiivinen tasapainotus on harvinaisempaa.
BMS:n tasapainotusvirran päättäminen
Miten balansointivirta määritetään passiivista balansointia varten? Ihannetapauksessa sen tulisi olla mahdollisimman suuri, mutta tekijät, kuten hinta, lämmöntuotto ja tila, vaativat kompromissin.
Ennen kuin valitset tasapainotusvirran, on tärkeää ymmärtää, johtuuko SOC-ero skenaariosta yksi vai skenaariosta kaksi. Monissa tapauksissa se on lähempänä skenaariota yksi: solut alkavat lähes identtisellä kapasiteetilla ja SOC:lla, mutta niitä käytettäessä, erityisesti itsepurkautumiserojen vuoksi, kunkin solun SOC muuttuu vähitellen erilaiseksi. Siksi tasapainotuskyvyn pitäisi ainakin eliminoida itsepurkautumiserojen vaikutus.
Jos kaikilla kennoilla olisi identtinen itsepurkautuminen, tasapainottaminen ei olisi tarpeen. Mutta jos itsepurkautumisvirrassa on eroa, syntyy SOC-eroja, ja tämän kompensoimiseksi tarvitaan tasapainotusta. Lisäksi, koska keskimääräinen päivittäinen tasapainotusaika on rajoitettu itsepurkauksen jatkuessa päivittäin, myös aikatekijä on otettava huomioon.
Postitusaika: 05.07.2024
