Mikä on kennotasapainotuksen sovellus litiumakuissa?

Olen tehnyt akun purkamista ja BMS-suunnittelua lähes 12 vuotta. Joka kerta kun joku kysyy minulta "mitä tasapainottaminen tarkalleen ottaen tekee?", näytän heille vain kaksi kuvaa: toinen on 2-v- vanha 36 V sähköpyöräpaketti ilman tasapainotusta (puolet kennoista 1,8 V:lla, loput 4,18 V:lla), toinen on sama erä 100 mA:n passiivisella tasapainottimella vielä kolmen vuoden sisällä12. Siinä koko pointti yhdessä kuvassa.

Oikeissa pakkauksissa solut eivät koskaan synny tasavertaisina. Ota 100 upo-uutta Samsung 50E -kennoa samasta lokerosta: kapasiteetin hajoaminen on yleensä ±30 mAh, itsepurkautumisnopeus voi vaihdella 2–3 kertaa ja sisäinen vastus voi vaihdella 3–5 mΩ. 200 syklin jälkeen heikot jäävät vielä enemmän jälkeen. Ilman tasapainotusta paketin kapasiteetin sanelevat heikoin kenno latauksessa ja vahvin kenno purkautuessa. Menetät 20–40 % käyttökapasiteetista pelkästään ensimmäisen vuoden aikana.

Active Cell Balancing

On vain kaksi tapaa, joilla ihmiset todella tasapainottavat tuotannossaan:

Tätä käyttää 95 % alle 20 kWh:n pakkauksista.
Oikeita pelimerkkejä näet tauluilla:

TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100

Analogiset laitteet LTC6804 / LTC6811 / LTC6813

Maxim MAX14920 / MAX14921

NXP MC33771 / MC33772

Tyypillinen vuotovirta: 80–150 mA (BQ76952 voi työntää 220 mA, jos asetat rinnakkain kaksi nastaa).
Vastuksen arvo massatuotannossa: lähes aina 27 Ω tai 33 Ω 2512 1 W paketti.
Itse asiassa käyttämäni käynnistysasetukset:
Aloita verenvuoto 15–25 mV yli pakkauksen keskiarvon CV:n aikana, lopeta, kun delta laskee alle 6–8 mV.
Jos yrität jahdata 2 mV, kypsennät lautaa ikuisesti.

Kuume on todellinen ongelma. 16s skootteripakkaus, jossa on 100 mA:n vuoto, voi pudottaa 7–8 W suoraan BMS:n piirilevylle. Siksi nuo halvat 20 -dollarin sähköpyörälaudat vääntyvät ja halkeilevat yhden kesän auringossa.

Kun ylität ~30 kWh:n, melkein kaikki siirtyvät aktiiviseen.

Esimerkkejä aidosta{0}}maailmasta, joita olen purkanut:

Tesla Model S/X (2012–2021): pienet DC-DC-tiilet HVJB:ssä, ~1 A per moduuli

BMW i3 (kaikki vuodet): induktiivinen muuntajamoduuli, suhde 24:1, noin 2 A

BYD Blade -paketit: lentävät{0}}kondensaattorilevyt, jotka perustuvat Infineon TLF35568 -referenssisuunnitteluun

Kiinalaiset kiinteät tallennushirviöt: eristetyt DC-DC-moduulit, jotka liikkuvat 15–20 A koko 700 V:n jonossa

Ihmiset todella ostavat-hyllyltä-:

1–2 vihreää AliExpress-lento{2}}kondensaattorilevyä (joissa on 8–16 pientä relettä)

Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / Dilithium: 5–8 A kunnollisella jäähdytyksellä

Cell Balancing

Useimmat OEM-valmistajat tasapainottavat vain SoC:n ylimmät 10–15 %, koska jännitekäyrä on liian tasainen alle 3,45 V (NMC) tai 3,40 V (LFP).
Tesla waits until >90 % SoC ja toimii vain tasapainotuksessa viimeisten 30–60 minuutin latauksen ajan.
Vuoden 2017 BMW i3 -lokit osoittavat, että induktiivinen tasapainotin herää vain, kun delta > 30 mV ja pakkausvirta < 5 A.

Minulla on laatikko täynnä vuosien 2016–2018{2}}hitaiden nopeuksien sähköautopakkauksia Manner-Kiinasta, jotka säästivät 0,80 dollaria poistamalla vuotovastukset. 18 kuukauden kuluttua heikot solut muuttuvat negatiivisiksi joka purkauksessa, kupari liukenee, dendriitit kasvavat, erotin sulaa, tulipalo. Olen nähnyt 72 V 20 Ah:n pakkausten putoavan 8–9 Ah:iin käyttökelpoisiksi 14 kuukaudessa. Lyö niihin 12 dollarin aktiivinen tasapainotin ja ne palaavat 18–19 Ah:iin. Kovan tien oppitunti.

Alle 15 kWh → passiivinen on hyvä ja pysyy ikuisesti (skootterit, sähkötyökalut, droonit)

400 V+ or >50 kWh → aktiivinen tai vaihdat moduulit joka vuosi

Jokaisessa tänään myytävässä sähköautossa on tasapainotus. Ainoa muuttuja on, onko se 33 Ω vastus vai 300 dollarin aktiivinen kortti.

Se on solujen tasapainottamista. Ei mitään maagista. Vain estää hyviä soluja vetämästä alas yksi laiska veli, joka päätti ikääntyä nopeammin.

Cell Balancing