Η έννοια τουεξισορρόπηση των κυττάρωνείναι μάλλον γνωστό στους περισσότερους από εμάς. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι η τρέχουσα συνοχή των κυττάρων δεν είναι αρκετά καλή και η εξισορρόπηση βοηθά στη βελτίωση αυτής. Όπως δεν μπορείτε να βρείτε δύο ίδια φύλλα στον κόσμο, έτσι δεν μπορείτε να βρείτε δύο ίδια κελιά. Έτσι, τελικά, η εξισορρόπηση είναι η αντιμετώπιση των ελλείψεων των κυττάρων, χρησιμεύοντας ως αντισταθμιστικό μέτρο.
Ποιες πτυχές δείχνουν την ασυνέπεια των κυττάρων;
Υπάρχουν τέσσερις κύριες πτυχές: SOC (Κατάσταση Φόρτισης), εσωτερική αντίσταση, ρεύμα αυτοεκφόρτισης και χωρητικότητα. Ωστόσο, η εξισορρόπηση δεν μπορεί να λύσει πλήρως αυτές τις τέσσερις αποκλίσεις. Η εξισορρόπηση μπορεί μόνο να αντισταθμίσει τις διαφορές SOC, παρεμπιπτόντως αντιμετωπίζοντας τις ασυνέπειες της αυτοεκφόρτισης. Αλλά για την εσωτερική αντίσταση και ικανότητα, η εξισορρόπηση είναι ανίσχυρη.
Πώς προκαλείται η κυτταρική ασυνέπεια;
Υπάρχουν δύο βασικοί λόγοι: ο ένας είναι η ασυνέπεια που προκαλείται από την παραγωγή και την επεξεργασία των κυττάρων και ο άλλος είναι η ασυνέπεια που προκαλείται από το περιβάλλον χρήσης των κυττάρων. Οι ασυνέπειες στην παραγωγή προκύπτουν από παράγοντες όπως οι τεχνικές επεξεργασίας και τα υλικά, κάτι που αποτελεί απλοποίηση ενός πολύ περίπλοκου ζητήματος. Η περιβαλλοντική ασυνέπεια είναι ευκολότερο να κατανοηθεί, καθώς η θέση κάθε κυττάρου στο PACK είναι διαφορετική, οδηγώντας σε περιβαλλοντικές διαφορές, όπως μικρές διακυμάνσεις στη θερμοκρασία. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι διαφορές συσσωρεύονται, προκαλώντας κυτταρική ασυνέπεια.
Πώς λειτουργεί η ισορροπία;
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η εξισορρόπηση χρησιμοποιείται για την εξάλειψη των διαφορών SOC μεταξύ των κυττάρων. Στην ιδανική περίπτωση, διατηρεί το SOC κάθε στοιχείου το ίδιο, επιτρέποντας σε όλες τις κυψέλες να φτάσουν τα ανώτερα και κατώτερα όρια τάσης φόρτισης και εκφόρτισης ταυτόχρονα, αυξάνοντας έτσι τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας. Υπάρχουν δύο σενάρια για διαφορές SOC: το ένα είναι όταν οι χωρητικότητες των κυψελών είναι ίδιες αλλά οι SOC είναι διαφορετικές. Το άλλο είναι όταν οι χωρητικότητες των κυττάρων και τα SOC είναι και τα δύο διαφορετικά.
Το πρώτο σενάριο (το πιο αριστερό στην παρακάτω εικόνα) δείχνει κελιά με την ίδια χωρητικότητα αλλά διαφορετικά SOC. Το στοιχείο με το μικρότερο SOC φτάνει πρώτα το όριο εκφόρτισης (υποθέτοντας το 25% SOC ως κατώτερο όριο), ενώ το στοιχείο με το μεγαλύτερο SOC φτάνει πρώτα το όριο φόρτισης. Με την εξισορρόπηση, όλα τα στοιχεία διατηρούν το ίδιο SOC κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση.
Το δεύτερο σενάριο (δεύτερο από αριστερά στην παρακάτω εικόνα) περιλαμβάνει κελιά με διαφορετικές χωρητικότητες και SOC. Εδώ, το στοιχείο με τη μικρότερη χωρητικότητα φορτίζει και αποφορτίζεται πρώτα. Με την εξισορρόπηση, όλα τα στοιχεία διατηρούν το ίδιο SOC κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση.
Η σημασία της εξισορρόπησης
Η εξισορρόπηση είναι μια κρίσιμη λειτουργία για τα τρέχοντα κύτταρα. Υπάρχουν δύο τύποι εξισορρόπησης:ενεργητική εξισορρόπησηκαιπαθητική εξισορρόπηση. Η παθητική εξισορρόπηση χρησιμοποιεί αντιστάσεις για εκφόρτιση, ενώ η ενεργητική εξισορρόπηση περιλαμβάνει τη ροή φορτίου μεταξύ των κυψελών. Υπάρχει κάποια συζήτηση σχετικά με αυτούς τους όρους, αλλά δεν θα μπούμε σε αυτό. Η παθητική εξισορρόπηση χρησιμοποιείται πιο συχνά στην πράξη, ενώ η ενεργητική εξισορρόπηση είναι λιγότερο συχνή.
Αποφασισμός του ρεύματος εξισορρόπησης για το BMS
Για την παθητική εξισορρόπηση, πώς πρέπει να προσδιορίζεται το ρεύμα εξισορρόπησης; Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερο, αλλά παράγοντες όπως το κόστος, η απαγωγή θερμότητας και ο χώρος απαιτούν συμβιβασμό.
Πριν επιλέξετε το ρεύμα εξισορρόπησης, είναι σημαντικό να κατανοήσετε εάν η διαφορά SOC οφείλεται στο σενάριο ένα ή στο σενάριο δύο. Σε πολλές περιπτώσεις, είναι πιο κοντά στο σενάριο ένα: τα κύτταρα ξεκινούν με σχεδόν την ίδια χωρητικότητα και SOC, αλλά καθώς χρησιμοποιούνται, ειδικά λόγω διαφορών στην αυτοεκφόρτιση, το SOC κάθε κυττάρου σταδιακά γίνεται διαφορετικό. Επομένως, η ικανότητα εξισορρόπησης θα πρέπει τουλάχιστον να εξαλείφει τον αντίκτυπο των διαφορών αυτοεκφόρτισης.
Εάν όλα τα κύτταρα είχαν την ίδια αυτοεκφόρτιση, η εξισορρόπηση δεν θα ήταν απαραίτητη. Αλλά εάν υπάρχει διαφορά στο ρεύμα αυτοεκφόρτισης, θα προκύψουν διαφορές SOC και απαιτείται εξισορρόπηση για να αντισταθμιστεί αυτό. Επιπλέον, δεδομένου ότι ο μέσος ημερήσιος χρόνος εξισορρόπησης είναι περιορισμένος ενώ η αυτοεκφόρτιση συνεχίζεται καθημερινά, πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ο παράγοντας χρόνος.
Ώρα δημοσίευσης: Ιούλ-05-2024
