Литий батарейкаларында клетка балансын колдонуу кандай?

Мен дээрлик 12 жылдан бери батарейканын топтомун бузуп, BMS дизайнын жасап келем. Кимдир бирөө менден "баланс түзүүдө так эмне кылат?" деп сураган сайын, мен аларга эки сүрөт көрсөтөм: бири балансы жок 2{3}}жыл- 36 В электрондук велосипед таңгагы (жартысы 1,8 В, калганы 4,18 В), экинчиси 100 мА пассивдүү балансы бар ошол эле партия (үч жылдан кийин дагы пассивдүү клетка V12). Бул бир сүрөттүн бардык мааниси.

Чыныгы пакеттерде клеткалар эч качан бирдей төрөлбөйт. Бир эле лотоктон 100 бренд{2}}жаңы Samsung 50E уячаларын алыңыз: сыйымдуулуктун таралышы адатта ±30 мАч, өзүн-разряддын ылдамдыгы 2–3 эсе айырмаланышы мүмкүн жана ички каршылык 3–5 мОм өзгөрүшү мүмкүн. 200 циклден кийин алсыздар андан да артта калышат. Тең салмактуулукту сактабастан, пакеттин сыйымдуулугу заряддагы эң алсыз клетка жана разряддагы эң күчтүү клетка тарабынан аныкталат. Сиз биринчи жылы эле 20-40% колдонуу мүмкүнчүлүгүн жоготосуз.

Active Cell Balancing

Адамдар өндүрүштө тең салмактуулукту сактоонун эки гана жолу бар:

Бул 20 кВт саатка чейинки пакеттердин 95% колдонот.
Сиз тактайлардан көрө турган чыныгы чиптер:

TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100

Аналогдук түзмөктөр LTC6804 / LTC6811 / LTC6813

Максим MAX14920 / MAX14921

NXP MC33771 / MC33772

Адаттагы кан төгүү агымы: 80–150 мА (Эгер эки пинди параллелдүү кармасаңыз, BQ76952 220 мА түртүшү мүмкүн).
Массалык өндүрүштөгү резистордун мааниси: дээрлик дайыма 27 Ом же 33 Ом 2512 1 Вт пакет.
Мен иш жүзүндө колдонгон триггер орнотуулары:
CV учурунда орточо топтомдон 15-25 мВ жогору кан агууну баштаңыз, дельта 6-8 мВ төмөн түшкөндө токтоңуз.
Эгер сиз 2 мВ кууп аракет кылсаңыз, тактайды түбөлүккө бышырып аласыз.

Жылуулук - бул чыныгы көйгөй. 100 мА агымы бар 16с скутер пакети 7–8 Вт түз эле BMS PCBге төгүшү мүмкүн. Мына ошондуктан 20-долларлык арзан электрондук велосипед тактайлары бир жайдын күн астында ийри-буйру болуп, сынып калат.

~30 кВт сааттан ашкандан кийин дээрлик бардыгы активдүү режимге өтөт.

Чыныгы{0}}дүйнөдөгү мисалдар:

Tesla Model S/X (2012–2021): HVJB боюнча кичинекей DC-DC кирпичтери, модул үчүн ~1 А

BMW i3 (бардык жылдар): индуктивдүү трансформатор модулу, 24тен 1ге катышы, болжол менен 2 А

BYD Blade топтомдору: Infineon TLF35568 маалымдама дизайнынын негизинде-учуучу конденсатор такталары

Кытай стационардык сактагыч желмогуздары: бүтүндөй 700 В сап боюнча 15–20 А кыймылдаган обочолонгон DC-DC модулдары

Адамдар чындап эле сатып алган-текчелерден-тышкаркы:

1–2 жашыл AliExpress учуучу{2}}конденсатор такталары (8–16 кичинекей релелери барлар)

Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / Дилитий: татыктуу муздатуу менен 5–8 А

Cell Balancing

Көпчүлүк OEMлер SoCдин эң жогорку 10–15% гана тең салмакташат, анткени чыңалуу ийри сызыгы 3,45 В (NMC) же 3,40 В (LFP) төмөн өтө жалпак.
Tesla waits until >90% SoC жана акыркы 30–60 мүнөт кубатталганда гана тең салмактуу иштейт.
Менин 2017-жылдагы BMW i3 журналдары индуктивдүү балансизатор дельта > 30 мВ жана пакет ток < 5 А болгондо гана ойгонорун көрсөтүп турат.

Менде материктик Кытайдан келген 2016–2018-жылдардагы төмөнкү ылдамдыктагы EV топтомдоруна толгон тартма бар, ал резисторлорду жок кылуу менен 0,80 доллар үнөмдөгөн. 18 айдан кийин алсыз клеткалар ар бир разряд терс болуп, жез эрийт, дендриттер өсүп, сепаратор эрип, күйөт. Мен 72 V 20 Ah таңгактары 14 айдын ичинде колдонууга жарамдуу 8–9 Ah чейин түшүп кеткенин көрдүм. Аларга 12 долларлык активдүү балансизаторду чапкыласаңыз, алар кайра 18–19 Ahга келишет. Сабак оор жол менен үйрөндү.

15 кВт сааттан төмөн → пассив жакшы жана түбөлүккө калат (скутерлер, электр шаймандары, дрондор)

400 V+ or >50 кВт/саат → активдүү, болбосо жыл сайын модулдарды алмаштырып турасыз

Бүгүнкү күндө сатылган ар бир туура EV тең салмактуулукка ээ. Жалгыз өзгөрмө бул 33 Ом резисторбу же 300 долларлык активдүү тактабы.

Бул клетканын тең салмактуулугу. Сыйкырдуу эч нерсе жок. Тезирээк картаюуну чечкен бир жалкоо бир тууган жакшы клеткаларды сүйрөп кетүүсүн токтотуу.

Cell Balancing