Dadansoddiad Cyflwr Ecwilibriwm Ac Algorithm Ecwilibriwm

Mewn pecyn batri delfrydol, mae gan bob cell unigol yr un gallu ac maent bob amser ar yr un SoC, sef SoC y pecyn batri hefyd; Pan fydd SOC y pecyn batri yn 100%, mae SOC yr holl gelloedd hefyd yn 100%, sy'n cyfyngu ar godi tâl pellach Pan fydd SOC y pecyn batri yn 50%, mae pob cell unigol yn hefyd 50% SoC Pan fydd y pecyn batri ar 0% SoC, mae pob cell hefyd ar 0% SOC, ac maent i gyd yn cyfyngu ar ollyngiad pellach. Hyd yn oed os oes gan bob cell yr un gallu, os yw pethau ar wahanol SOC, mae'r pecyn batri yn anghytbwys;

Pecyn batri yn cynnwys chwe chell batri wedi'u cysylltu mewn cyfres. Mae pob petryal yn cynrychioli cell batri, mae ei uchder yn cynrychioli ei chynhwysedd, ac mae ei safle fertigol yn cynrychioli ei SoC. (a) Yr un cynhwysedd, cytbwys, (b) yr un cynhwysedd, anghytbwys, (c) cynhwysedd gwahanol, y cydbwysedd uchaf, a (d) gwahanol alluoedd, canol-cytbwys. Pan fydd cell 2 yn 100% SoC, mae'n cyfyngu ar unrhyw daliadau pellach. Felly, mae'r pecyn batri ar 100% SoC; Mae mwy o le o hyd ar gyfer batris eraill, ond ni ellir eu codi ymhellach oherwydd bydd gwneud hynny yn codi gormod ar yr ail batri Pan fydd y pecyn batri ar 50% SoC, mae ystod SoC pob cell tua 30% i 70%. Pan fydd batri # 4 ar 0% SoC, mae'n cyfyngu ar unrhyw ollyngiad pellach. Felly, mae SoC y pecyn batri yn 0%; Mae'r batris eraill yn dal i gael rhywfaint mwy o dâl ar ôl arnynt, ond ni ellir eu rhyddhau oherwydd byddai gwneud hynny dros rhyddhau batri # 4. Sylwch fod dau grid celloedd gwahanol yn cyfyngu ar allu'r pecyn batri, gyda # 2 ar y brig a # 4 ar y gwaelod.

Ar adeg benodol, cyflwr anghydbwysedd (SoI) pecyn batri yw'r gwahaniaeth rhwng y SoC cell a godir fwyaf a'r SoC cell a godir leiaf yn y pecyn batri. Er enghraifft, os yw SoC y batri â'r gwefr fwyaf yn 75% a SoC y batri â'r gwefr leiaf yn 70%, yna SoI y llinyn yw 5%. Ar gyfer pecynnau batri gyda'r un SoC ar gyfer celloedd unigol, mae'r SoI yn 0%.

Cyflwr ecwilibriwm (SoB) y pecyn batri yw 100% llai SoI. Os yw SoI y pecyn batri yn 5%, ei SoB yw 95%. Yn y drafodaeth uchod, defnyddiwyd blychau i gynrychioli ystod SoC pob cell unigol. Os nad yw'r gynrychiolaeth hon yn dda iawn, gall y graff canlynol o foltedd batri a lefel SoC gyda phecyn batri SoC gyfleu'r cysyniad hwn yn gliriach.

O dan amodau delfrydol cynhwysedd a chydbwysedd cyfartal, mae gan bob cell mewn pecyn batri cysylltiedig cyfres yr un gallu, ac ar unrhyw adeg benodol, mae'r SoC yr un peth (Ffigur {{0}}). Pan fydd y pecyn batri yn cael ei wefru neu ei ollwng, mae'r holl folteddau cell yn aros yn gyson. Mae SoC pob cell yr un peth â'r pecyn batri (er enghraifft, pan fo SoC y pecyn batri yn 50%, mae SoC pob cell hefyd yn 50%). Efallai y byddwch yn sylweddoli mai dim ond ar gyfer batris lithiwm-ion SoC OCV a NMC y mae'r gromlin uchod. Mae'r tair cell batri yn dilyn y gromlin hon. Mae'r gromlin waelod yn cynrychioli SoC y gell batri a SoC y pecyn batri, yn yr achos hwn, mae'n llinell syth o 0% i 100% ar gymhareb o 1:1-a. Mae'r diagram sgematig o dri chell batri wedi'u cysylltu mewn cyfres ar SoC 50% yn cyfateb i'r llinell fertigol yng nghanol y ddau ffigur. Pan fydd y pecyn batri yn llawn, mae pob cell ar 100% SoC; Nid oes terfyn codi tâl ar gyfer cell batri sengl - maent i gyd yn codi tâl ar yr un pryd. Yn yr un modd, pan fo'r pecyn batri yn wag, mae SoC yr holl gelloedd yn 0%; Ni all unrhyw fatri sengl gyfyngu ar y rhyddhau - maen nhw i gyd yn cyfyngu ar y rhyddhau ar yr un pryd. Mae cynhwysedd y pecyn batri yr un fath â chynhwysedd pob cell batri (10 awr yn yr enghraifft hon). Hynny yw, mae gallu cyfan pob cell ar gael. Felly, cyflwr ecwilibriwm y pecyn batri yw 100% (sy'n nodi cydbwysedd cyflawn y pecyn batri), ac mae'r cyflwr anghydbwysedd yn 0% (gan nodi dim anghydbwysedd).

Os yw'r cynhwysedd yr un peth, ond mae'r SoC ar y dechrau yn wahanol (fel y dangosir yn Ffigur {{0}}), yna mae un batri yn cyfyngu ar godi tâl (batri 1 yn yr enghraifft hon) a'r terfyn batri arall ar gyfer rhyddhau ( batri 3 yn yr enghraifft hon). Felly, mae gallu'r pecyn batri wedi gostwng. Mae'r gromlin uchod yn dangos y berthynas rhwng foltedd a thâl ar gyfer tri math o batris lithiwm-ion. Sylwch fod siâp y gromlin yr un peth. Dim ond i'r chwith maen nhw'n symud (mae gan uned #1 SoC uwch) neu i'r dde (mae gan uned #3 SoC is). Y gromlin waelod yw'r "SoC a'r pecyn batri SoC" o dair cell (nid 1: 1 yn yr achos hwn). Sylwch fod y llethr yr un peth oherwydd bod gan y tair cell yr un cynhwysedd. Maent yn symud i'r chwith neu'r dde Pan fydd y llinyn ar 0% SoC (pen chwith y llain), mae cell # 3 yn wag ac mae'r gollyngiad yn anabl. Mae'r ddau batris arall yn dal i fod â foltedd uchel (3.38V ar gyfer batri 2 a 3.6V ar gyfer batri 1) ac yn codi tâl (SoC 20% ar gyfer batri 2 a 40% SoC ar gyfer batri 1). Fodd bynnag, nid yw'r codi tâl hwn ar gael oherwydd na all ryddhau cell # 3. Pan fydd SoC y pecyn batri yn 50% (llinell fertigol yng nghanol y graff), mae'r SoC o gell 1 yn 70%, y SoC o gell 2 yw 50%, a SoC cell 3 yw 30%.

Pan fydd y pecyn batri ar 10 0% SoC (ar ben dde'r ffigur), mae cell # 1 yn llawn ac mae gwefru wedi'i analluogi; Mae foltedd y ddau batris arall yn is (3.87V ar gyfer batri 2 a 3.75V ar gyfer batri 3), a gallant ddal i dderbyn mwy o godi tâl (80% SoC ar gyfer batri 2 a 60% SoC ar gyfer batri 3). Fodd bynnag, nid yw'r gofod hwn ar gael gan na ellir ei godi oni bai bod y batri Rhif 1 yn cael ei or-wefru. Mae pob batri yn gweithredu o fewn ystod SoC gyfyngedig: • Mae SoC batri #1 yn cyfyngu ar godi tâl, yn amrywio o 40% i 100%; Mae ystod SoC Uned 2 o 20% i 80%; SoC ar gyfer batri 3, rhyddhad cyfyngedig, yn amrywio o 0% i 60%. Y delta o fewn ystod SoC yr holl fatris yw 60% ar draws yr ystod gyfan. Hynny yw, dim ond 60% o gapasiti'r uned sydd ar gael ar gyfer llinynnau, ac nid yw 40% ar gael oherwydd anghydbwysedd - cyflwr ecwilibriwm y pecyn batri yw 60%, a'i gyflwr anghydbwysedd yw 40%. Cynhwysedd pob cell batri yw 10 awr, ond dim ond 6 awr yw cynhwysedd y pecyn batri (60% o 10 awr).

Pan fydd gan y celloedd mewn pecyn batri alluoedd gwahanol (sy'n wir yn wir), dim ond ar lefel SoC un gell y gellir cydbwyso'r pecyn batri. Mewn mannau eraill, mae gan fatris lefelau gwahanol o SoC. Pan fydd y pecyn batri yn cael ei wefru neu ei ollwng o'r pwynt hwn, mae SoC y batri yn dargyfeirio. Yna, pan fydd y pecyn batri yn dychwelyd i'w lefel SoC wreiddiol, mae SoCs yr holl gelloedd yn cael eu hailosod. Yn Ffigur 3-13, mae'r gromlin uchaf yn dangos y berthynas rhwng foltedd a gwefr tair cell batri. Sylwch fod gan y cromliniau hyn yr un siâp cyffredinol. Dim ond eu lled fydd yn newid. Os yw'r cynhwysedd yn uchel (cell 1), bydd y gromlin yn ehangach; Os yw'r cynhwysedd yn isel, mae'r gromlin yn gul (cell # 3). Mae'r gromlin waelod yn cynrychioli SoC tair cell batri a SoC y pecyn batri. Sylwch fod y llethrau'n wahanol oherwydd bod gan y tair cell hyn alluoedd gwahanol: o ystyried y cerrynt sy'n llifo i mewn neu allan o'r pecyn batri, mae SoC y batri gallu isel yn newid yn gyflymach na batri gallu uchel.

Yn yr enghraifft hon:

Pan fydd y pecyn batri ar 0% SoC (pen chwith y graff), mae cell #3 yn wag ac ni ellir ei ollwng; Mae gan y ddwy gell arall wefr o hyd (mae cell 1 ar 40% SoC, mae cell # 2 ar 20% SoC), mae cell 1 ar 3.5V, mae cell 2 ar 3.38V, ac mae'r gwahaniaeth mewn SoC rhwng celloedd # 1 a #3 yw 40%, sy'n golygu bod cyflwr anghytbwys y pecyn batri yn 40%.

Pan fydd y pecyn batri ar 50% SoC (llinell fertigol yng nghanol y graff), mae SoC y tri batris yn 50%, felly mae'r foltedd yr un peth ar 3.65V.

SoB yw 100%, SoI yw 0%.

Pan fydd y pecyn batri ar 100% SoC (pen dde'r diagram), mae cell # 3 yn llawn ac ni ellir ei godi; Gall y ddwy gell arall dderbyn mwy o dâl o hyd (cell 1 ar 60% SoC a chell 2 ar 80% SoC), gyda cell 1 yn 3.82V a chell 2 yn 3.9V. Y gwahaniaeth mewn SoC rhwng batris # 1 a # 3 yw 40%, sy'n golygu bod cyflwr anghydbwysedd y pecyn batri yn 40%.

Er mwyn cydbwyso'r pecyn batri, mae BMS yn gwirio foltedd y batri i benderfynu pa fatris sy'n anghytbwys. Fodd bynnag, oherwydd y ffaith nad yw cromliniau OCV a SoC yn llinell syth, nid yw'r gwahaniaeth foltedd rhwng y ddau batris yn uniongyrchol gymesur â'u gwahaniaeth tâl. Ar gyfer anghydbwysedd penodol, mae'r gwahaniaeth foltedd rhwng dau batris sydd wedi'u cysylltu mewn cyfres yn dibynnu ar ffactorau lluosog: graddau'r anghydbwysedd: po fwyaf yw graddau'r anghydbwysedd, y mwyaf yw'r gwahaniaeth foltedd; SoC o becyn batri: Oherwydd siâp y cromliniau OCV a SoC, mae'r gwahaniaeth foltedd yn fwy amlwg ar lefelau SoC isel ac uchel; Cemeg batri: Ar gyfer batris LFP, yn SOC, waeth beth fo'r SoI, mae foltedd y batri bron yr un peth; Dim ond pan fydd y SoC ar lefelau isel ac uchel y daw'r gwahaniaeth foltedd yn sylweddol. Mae'r graffiau hyn yn dangos y gwahaniaeth foltedd rhwng dau fatris a'r llinyn SoC, gyda symiau amrywiol o anghydbwysedd SoC rhyngddynt. Er enghraifft, defnyddir y gromlin 10% pan fo SoC un uned 10% yn uwch nag uned arall. Ar gyfer unedau NMC, mae'n anodd canfod anghydbwysedd o 1%, ac eithrio SoCs o dan 5% (Ffigur 3.18 (a)); Mae'n hawdd canfod anghydbwysedd o 10%, ac eithrio tua 35% o SoC. Ar gyfer unedau LFP, mae'n hawdd canfod anghydbwysedd o 1% pan fo'r SoC yn is na 10% ac yn uwch na 95% (Ffigur 3.18 (b)). Mewn manau ereill, y mae bron yn annealladwy ; Pan fydd y SoC yn 50%, dim ond 30% o anghydbwysedd difrifol y gellir ei ganfod. Felly, er bod batris LFP yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau pŵer, mae batris clustogi â batris LFP mewn gwirionedd yn amhosibl i gyflawni cydbwysedd canolradd. Mae ceisio cydbwyso pecyn batri mewn ardal lle mae'r foltedd delta yn rhy isel nid yn unig yn ddiystyr, ond hefyd yn debygol o backfire, oherwydd gall ffactorau eraill effeithio ar y gwahaniaeth mewn foltedd terfynell batri yn fwy nag anghydbwysedd.

Y gwahaniaeth mewn cerrynt hunan-ollwng yw achos uniongyrchol anghydbwysedd batri. Mae SoC batris â hunan-ollwng uchel yn gostwng yn gyflymach na batris â hunan-ollwng isel. Wrth i amser fynd heibio, mae lefelau SoC pob cell batri yn gwahaniaethu ac mae'r cyflwr anghydbwysedd yn cynyddu. Er bod pob batris yn hunan-ollwng ar y gyfradd isaf, mae rhai yn gyflymach nag eraill, yn enwedig ar wahanol dymereddau (Ffigur {{0}} (a)). Mae'r senario waethaf yn digwydd pan fydd rhai batris ar dymheredd ystafell tra bod eraill mewn cyflwr poeth (er enghraifft, oherwydd eu bod wedi'u gosod wrth ymyl gwefrydd). Cerrynt hunan-ollwng y batri oeraf yw 0.000023C, tra bod cerrynt hunan-ollwng y batri poethaf yn 0.00017C,

Gwahaniaeth o 0.00015 gradd Celsius. Oherwydd y gwahaniaeth hwn, bydd y llinyn yn dod yn fwy anghydbwysedd o 11% bob mis. Er mwyn gwneud iawn am yr amrywiad mewn cerrynt hunan-ollwng rhwng batris, mae BMS yn cael cerrynt cytbwys o'r batri gyda'r cerrynt hunan-ollwng isaf. Mae'r cerrynt cydbwysedd hwn yn union gyfartal â'r gwahaniaeth mewn cerrynt hunan-ollwng rhwng y batri hwn a'r batri â'r hunan-ollyngiad uchaf. Yn yr enghraifft a ddangosir yn y ffigur, nodwch sut mae BMS yn sicrhau bod pob cell yn gollwng gyda'r un cerrynt 150 μ A trwy ddarparu cerrynt rhyddhau ychwanegol i gelloedd â cherrynt hunan-ollwng isel. Fel arall, gall BMS wefru'r batri gyda'r cerrynt hunan-ollwng uchaf i wneud iawn am y gwahaniaeth.

Mae'r algorithm cydbwyso yn seiliedig ar gydbwyso foltedd: dim ond pan fydd y batri ar werth gosod cydbwysedd, mae'n gytbwys yn seiliedig ar ddarlleniad foltedd y batri; Yn seiliedig ar SoC (rhagfynegiad): gellir ei gydbwyso ar unrhyw adeg, yn seiliedig ar amcangyfrif o lefelau SoC batri