Il concetto dibilanciamento cellulareè probabilmente familiare alla maggior parte di noi. Questo è dovuto principalmente al fatto che l'attuale consistenza delle cellule non è sufficientemente buona, e il bilanciamento contribuisce a migliorarla. Proprio come non si trovano due foglie identiche al mondo, non si trovano nemmeno due cellule identiche. Quindi, in definitiva, il bilanciamento serve a colmare le carenze delle cellule, fungendo da misura compensativa.
Quali aspetti mostrano l'incoerenza cellulare?
Esistono quattro aspetti principali: SOC (stato di carica), resistenza interna, corrente di autoscarica e capacità. Tuttavia, il bilanciamento non può risolvere completamente queste quattro discrepanze. Il bilanciamento può solo compensare le differenze di SOC, risolvendo tra l'altro le incongruenze di autoscarica. Ma per la resistenza interna e la capacità, il bilanciamento è inefficace.
Come si verifica l'incoerenza cellulare?
Le ragioni principali sono due: da un lato, l'incoerenza causata dalla produzione e dalla lavorazione delle celle, dall'altro, l'incoerenza causata dall'ambiente di utilizzo delle celle. Le incoerenze di produzione derivano da fattori come le tecniche di lavorazione e i materiali, il che rappresenta una semplificazione di una questione molto complessa. L'incoerenza ambientale è più facile da comprendere, poiché la posizione di ogni cella nel PACK è diversa, il che determina differenze ambientali come lievi variazioni di temperatura. Nel tempo, queste differenze si accumulano, causando l'incoerenza cellulare.
Come funziona il bilanciamento?
Come accennato in precedenza, il bilanciamento viene utilizzato per eliminare le differenze di SOC tra le celle. Idealmente, mantiene invariato lo SOC di ogni cella, consentendo a tutte le celle di raggiungere simultaneamente i limiti di tensione superiore e inferiore di carica e scarica, aumentando così la capacità utilizzabile del pacco batteria. Esistono due scenari per le differenze di SOC: uno è quando le capacità delle celle sono le stesse ma i SOC sono diversi; l'altro è quando le capacità delle celle e i SOC sono entrambi diversi.
Il primo scenario (quello più a sinistra nell'illustrazione sottostante) mostra celle con la stessa capacità ma diversi SOC. La cella con lo SOC più basso raggiunge per prima il limite di scarica (ipotizzando il 25% di SOC come limite inferiore), mentre la cella con lo SOC più alto raggiunge per prima il limite di carica. Con il bilanciamento, tutte le celle mantengono lo stesso SOC durante la carica e la scarica.
Il secondo scenario (il secondo da sinistra nell'illustrazione sottostante) prevede celle con capacità e SOC diversi. In questo caso, la cella con la capacità minore si carica e si scarica per prima. Con il bilanciamento, tutte le celle mantengono lo stesso SOC durante la carica e la scarica.
L'importanza dell'equilibrio
Il bilanciamento è una funzione cruciale per le celle attuali. Esistono due tipi di bilanciamento:bilanciamento attivoEbilanciamento passivoIl bilanciamento passivo utilizza resistori per la scarica, mentre il bilanciamento attivo prevede il flusso di carica tra le celle. Questi termini sono oggetto di dibattito, ma non entreremo nell'argomento. Il bilanciamento passivo è più comunemente utilizzato nella pratica, mentre il bilanciamento attivo è meno diffuso.
Decidere la corrente di bilanciamento per BMS
Per il bilanciamento passivo, come si dovrebbe determinare la corrente di bilanciamento? Idealmente, dovrebbe essere la più elevata possibile, ma fattori come costo, dissipazione del calore e spazio richiedono un compromesso.
Prima di scegliere la corrente di bilanciamento, è importante capire se la differenza di SOC è dovuta allo scenario 1 o allo scenario 2. In molti casi, si avvicina di più allo scenario 1: le celle partono con capacità e SOC pressoché identici, ma con l'utilizzo, soprattutto a causa delle differenze di autoscarica, lo SOC di ciascuna cella cambia gradualmente. Pertanto, la capacità di bilanciamento dovrebbe almeno eliminare l'impatto delle differenze di autoscarica.
Se tutte le celle avessero la stessa autoscarica, il bilanciamento non sarebbe necessario. Ma se c'è una differenza nella corrente di autoscarica, si verificheranno differenze nello stato di carica (SOC) e il bilanciamento sarà necessario per compensare. Inoltre, poiché il tempo medio giornaliero di bilanciamento è limitato mentre l'autoscarica continua quotidianamente, è necessario considerare anche il fattore tempo.
Data di pubblicazione: 05-07-2024
