Care este aplicația echilibrării celulelor în bateriile cu litiu?

Am făcut demontarea acumulatorului și designul BMS de aproape 12 ani. De fiecare dată când cineva mă întreabă „ce face exact echilibrarea?”, le arăt doar două fotografii: una este un pachet de biciclete electrice de 2-ani-de 36 V, fără echilibrare (jumătate de celule la 1,8 V, restul la 4,18 V), cealaltă este același lot cu un echilibru pasiv de 100 mA (toate celulele la 1,8 V în trei ani). Acesta este rostul într-o singură imagine.

În pachetele reale, celulele nu se nasc niciodată egale. Luați 100 de celule-noute Samsung 50E din aceeași tavă: capacitatea extinsă este de obicei de ±30 mAh, rata de auto-descărcare poate diferi de 2-3 ori, iar rezistența internă poate varia de 3-5 mΩ. După 200 de cicluri, cei slabi rămân și mai în urmă. Fără echilibrare, capacitatea pachetului este dictată de celula cea mai slabă la încărcare și cea mai puternică celulă la descărcare. Pierdeți 20–40 % din capacitatea utilizabilă numai în primul an.

Active Cell Balancing

Există doar două moduri în care oamenii se echilibrează efectiv în producție:

Aceasta este ceea ce folosesc 95 % din pachetele sub 20 kWh.
Jetoane reale pe care le vei vedea pe panouri:

TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100

Analog Devices LTC6804 / LTC6811 / LTC6813

Maxim MAX14920 / MAX14921

NXP MC33771 / MC33772

Curent de scurgere tipic: 80–150 mA (BQ76952 poate împinge 220 mA dacă puneți în paralel doi pini).
Valoarea rezistenței în producția de masă: aproape întotdeauna pachet de 27 Ω sau 33 Ω 2512 1 W.
Setările de declanșare pe care le folosesc de fapt:
Începeți sângerarea la 15-25 mV peste media pachetului în timpul CV, opriți-vă când delta scade sub 6-8 mV.
Dacă încercați să urmăriți 2 mV, veți găti placa pentru totdeauna.

Căldura este adevărata problemă. Un pachet de scutere de 16 s cu bleed de 100 mA poate descărca 7–8 W direct pe PCB-ul BMS. De aceea, acele plăci ieftine de 20-dolari pentru bicicletă electrică se deformează și se sparg după o vară la soare.

Odată ce treci peste ~30 kWh, aproape toată lumea trece la activ.

Exemple din{0}}lumea reală pe care le-am dărâmat:

Tesla Model S/X (2012–2021): cărămizi mici DC-DC pe HVJB, ~1 A per modul

BMW i3 (toți anii): modul transformator inductiv, raport 24 la 1, aproximativ 2 A

Pachete BYD Blade: plăci-condensatoare zburătoare bazate pe designul de referință Infineon TLF35568

Monștri chinezi de stocare staționară: module izolate DC-DC care se deplasează cu 15-20 A pe întregul șir de 700 V

Oamenii cumpără de fapt plăci de--raft:

1–2 Plăci cu condensatoare-zburătoare AliExpress verzi (cele cu 8–16 relee mici)

Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / Dilitiu: 5–8 A cu răcire decentă

Cell Balancing

Majoritatea OEM-urilor se echilibrează doar în primele 10-15 % din SoC, deoarece curba de tensiune este prea plată sub 3,45 V (NMC) sau 3,40 V (LFP).
Tesla waits until >90 % SoC și rulează doar echilibrarea în ultimele 30-60 de minute de încărcare.
Jurnalele mele din BMW i3 din 2017 arată că balansierul inductiv se trezește numai când delta > 30 mV și curentul de pachet < 5 A.

Am un sertar plin cu pachete de vehicule electrice cu viteză redusă-2016–2018 din China continentală, care au economisit 0,80 USD prin ștergerea rezistențelor de scurgere. După 18 luni celulele slabe devin negative la fiecare descărcare, cuprul se dizolvă, dendritele cresc, separatorul se topește, incendiu. Am văzut pachetele de 72 V 20 Ah scăzând la 8–9 Ah utilizabile în 14 luni. Puneți-le un echilibrant activ de 12 USD și revin la 18–19 Ah. Lecția învățată pe calea grea.

Sub 15 kWh → pasiv este în regulă și va rămâne pentru totdeauna (scutere, scule electrice, drone)

400 V+ or >50 kWh → activ sau vei schimba modulele în fiecare an

Fiecare vehicul electric corect vândut astăzi are echilibrare. Singura variabilă este dacă este un rezistor de 33 Ω sau o placă activă de 300 USD.

Asta e echilibrarea celulelor. Nimic magic. Doar împiedicând celulele bune să fie târâte în jos de către singurul frate leneș care a decis să îmbătrânească mai repede.

Cell Balancing