Das Konzept vonZellausgleichdürfte den meisten von uns bekannt vorkommen. Dies liegt vor allem daran, dass die aktuelle Konsistenz der Zellen nicht gut genug ist und ein Ausgleich dazu beiträgt, diese zu verbessern. So wie man auf der Welt keine zwei identischen Blätter finden kann, kann man auch keine zwei identischen Zellen finden. Letztlich dient der Ausgleich also dazu, die Mängel der Zellen zu beheben und als Ausgleichsmaßnahme zu dienen.
Welche Aspekte zeigen Zellinkonsistenz?
Es gibt vier Hauptaspekte: SOC (Ladezustand), Innenwiderstand, Selbstentladestrom und Kapazität. Allerdings können diese vier Unstimmigkeiten durch einen Ausgleich nicht vollständig gelöst werden. Der Ausgleich kann nur SOC-Unterschiede ausgleichen und im Übrigen auch Inkonsistenzen bei der Selbstentladung beheben. Aber für inneren Widerstand und Kapazität ist der Ausgleich machtlos.
Wie wird eine Zellinkonsistenz verursacht?
Es gibt zwei Hauptgründe: Der eine ist die durch die Zellproduktion und -verarbeitung verursachte Inkonsistenz und der andere die durch die Zellnutzungsumgebung verursachte Inkonsistenz. Produktionsinkonsistenzen entstehen durch Faktoren wie Verarbeitungstechniken und Materialien, was eine Vereinfachung eines sehr komplexen Problems darstellt. Umweltinkonsistenzen sind leichter zu verstehen, da die Position jeder Zelle im PACK unterschiedlich ist, was zu Umweltunterschieden wie leichten Temperaturschwankungen führt. Mit der Zeit häufen sich diese Unterschiede und führen zu Zellinkonsistenzen.
Wie funktioniert der Ausgleich?
Wie bereits erwähnt, wird der Ausgleich verwendet, um SOC-Unterschiede zwischen Zellen zu beseitigen. Im Idealfall bleibt der Ladezustand jeder Zelle gleich, sodass alle Zellen gleichzeitig die oberen und unteren Spannungsgrenzen beim Laden und Entladen erreichen können, wodurch die nutzbare Kapazität des Batteriesatzes erhöht wird. Es gibt zwei Szenarien für SOC-Unterschiede: Zum einen sind die Zellkapazitäten gleich, aber die SOCs sind unterschiedlich; Das andere ist, wenn sowohl Zellkapazitäten als auch SOCs unterschiedlich sind.
Das erste Szenario (ganz links in der Abbildung unten) zeigt Zellen mit derselben Kapazität, aber unterschiedlichen SOCs. Die Zelle mit dem kleinsten SOC erreicht zuerst die Entladegrenze (unter der Annahme eines SOC von 25 % als Untergrenze), während die Zelle mit dem größten SOC zuerst die Ladegrenze erreicht. Beim Balancieren behalten alle Zellen während des Ladens und Entladens den gleichen Ladezustand bei.
Das zweite Szenario (zweiter von links in der Abbildung unten) umfasst Zellen mit unterschiedlichen Kapazitäten und SOCs. Dabei wird die Zelle mit der geringsten Kapazität zuerst geladen und entladen. Beim Balancing behalten alle Zellen während des Ladens und Entladens den gleichen Ladezustand bei.
Die Bedeutung des Gleichgewichts
Der Ausgleich ist eine entscheidende Funktion für aktuelle Zellen. Es gibt zwei Arten des Ausgleichs:aktives BalancierenUndpassives Balancieren. Beim passiven Ausgleich werden Widerstände zum Entladen verwendet, während beim aktiven Ausgleich der Ladungsfluss zwischen den Zellen erfolgt. Es gibt einige Debatten über diese Begriffe, aber wir werden nicht darauf eingehen. Passives Auswuchten wird in der Praxis häufiger eingesetzt, während aktives Auswuchten seltener vorkommt.
Festlegung des Ausgleichsstroms für BMS
Wie soll beim passiven Balancieren der Balancierstrom ermittelt werden? Idealerweise sollte es so groß wie möglich sein, aber Faktoren wie Kosten, Wärmeableitung und Platz erfordern einen Kompromiss.
Bevor Sie den Ausgleichsstrom auswählen, ist es wichtig zu verstehen, ob der SOC-Unterschied auf Szenario eins oder Szenario zwei zurückzuführen ist. In vielen Fällen ähnelt es eher dem ersten Szenario: Zellen beginnen mit nahezu identischer Kapazität und identischem Ladezustand, aber im Laufe der Nutzung, insbesondere aufgrund von Unterschieden in der Selbstentladung, ändert sich der Ladezustand jeder Zelle allmählich. Daher sollte die Ausgleichsfähigkeit zumindest die Auswirkungen von Selbstentladungsunterschieden eliminieren.
Wenn alle Zellen die gleiche Selbstentladung hätten, wäre ein Ausgleich nicht notwendig. Wenn es jedoch einen Unterschied im Selbstentladungsstrom gibt, entstehen SOC-Unterschiede, und ein Ausgleich ist erforderlich, um dies auszugleichen. Da außerdem die durchschnittliche tägliche Ausgleichszeit begrenzt ist, während die Selbstentladung täglich anhält, muss auch der Zeitfaktor berücksichtigt werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.07.2024
