लिथियम बॅटरीमध्ये सेल बॅलन्सिंगचा उपयोग काय आहे?

सेल बॅलन्सिंग

मी जवळपास १२ वर्षांपासून बॅटरी पॅक टीअरडाउन आणि बीएमएस डिझाइन करत आहे. प्रत्येक वेळी जेव्हा कोणी मला विचारते की "बॅलन्सिंग नक्की काय करते?", मी त्यांना फक्त दोन फोटो दाखवतो: एक 2-वर्ष-जुना 36 V ई-बाईक पॅक आहे ज्यामध्ये कोणताही बॅलन्स नाही (अर्धा सेल 1.8 V वर, बाकीचे 4.18 V वर), दुसरा तोच बॅच आहे ज्यामध्ये 100 mA सेल 3 mA पॅसिव्ह बॅलन्सर (3 mA नंतरही 1 वर्षांच्या आत). हा संपूर्ण मुद्दा एका चित्रात आहे.

वास्तविक पॅकमध्ये, पेशी कधीही समान जन्माला येत नाहीत. त्याच ट्रेमधून 100 ब्रँड-नवीन सॅमसंग 50E सेल घ्या: क्षमता स्प्रेड सामान्यतः ±30 mAh असते, स्वत:-डिस्चार्ज दर 2-3 वेळा भिन्न असू शकतो आणि अंतर्गत प्रतिकार 3-5 mΩ बदलू शकतो. 200 चक्रांनंतर कमकुवत लोक आणखी मागे पडतात. समतोल न ठेवता, पॅक क्षमता चार्जवरील सर्वात कमकुवत सेल आणि डिस्चार्जवर सर्वात मजबूत सेलद्वारे निर्धारित केली जाते. तुम्ही फक्त पहिल्या वर्षात 20-40% वापरण्यायोग्य क्षमता गमावता.

उत्पादनामध्ये संतुलन साधण्याचे दोनच मार्ग आहेत:

1. निष्क्रिय (रक्तस्त्राव) संतुलन

20 kWh पेक्षा कमी 95% पॅक हेच वापरतात.
वास्तविक चिप्स तुम्हाला बोर्डवर दिसतील:

TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100

ॲनालॉग डिव्हाइसेस LTC6804 / LTC6811 / LTC6813

मॅक्सिम MAX14920 / MAX14921

NXP MC33771 / MC33772

ठराविक रक्तस्त्राव प्रवाह: 80-150 mA (आपण दोन पिन समांतर केल्यास BQ76952 220 mA दाबू शकते).
मोठ्या प्रमाणात उत्पादनामध्ये प्रतिरोधक मूल्य: जवळजवळ नेहमीच 27 Ω किंवा 33 Ω 2512 1 W पॅकेज.
ट्रिगर सेटिंग्ज मी प्रत्यक्षात वापरतो:
CV दरम्यान पॅक सरासरीपेक्षा 15-25 mV वर रक्तस्त्राव सुरू करा, डेल्टा 6-8 mV च्या खाली गेल्यावर थांबवा.
जर तुम्ही 2 mV चा पाठलाग करण्याचा प्रयत्न केला तर तुम्ही फक्त बोर्ड कायमचे शिजवाल.

उष्णता ही खरी समस्या आहे. 100 mA ब्लीड असलेला 16s स्कूटर पॅक 7-8 W थेट BMS PCB वर टाकू शकतो. म्हणूनच ते स्वस्त 20-डॉलरचे ई-बाईक बोर्ड उन्हाळ्यात उन्हाळ्यात ताटकळतात आणि क्रॅक होतात.

2. सक्रिय संतुलन

एकदा तुम्ही ~30 kWh वर गेल्यावर जवळजवळ प्रत्येकजण सक्रिय वर स्विच करतो.

वास्तविक-जागतिक उदाहरणे मी काढून टाकली आहेत:

टेस्ला मॉडेल S/X (2012–2021): HVJB वर लहान DC-DC विटा, ~1 A प्रति मॉड्यूल

BMW i3 (सर्व वर्षे): प्रेरक ट्रान्सफॉर्मर मॉड्यूल, 24-ते-1 गुणोत्तर, सुमारे 2 A

BYD ब्लेड पॅक: Infineon TLF35568 संदर्भ डिझाइनवर आधारित फ्लाइंग-कॅपेसिटर बोर्ड

चिनी स्थिर स्टोरेज मॉन्स्टर्स: पृथक डीसी-डीसी मॉड्यूल संपूर्ण 700 V स्ट्रिंगमध्ये 15-20 A हलवतात

ऑफ--शेल्फ बोर्ड लोक प्रत्यक्षात खरेदी करतात:

1–2 हिरवा AliExpress फ्लाइंग-कॅपेसिटर बोर्ड (8-16 छोटे रिले असलेले)

Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / Dilithium: 5–8 A सभ्य कूलिंगसह

वास्तविक कारमध्ये ट्रिगर धोरण

बहुतेक OEM फक्त SoC च्या शीर्ष 10-15% मध्ये शिल्लक ठेवतात कारण व्होल्टेज वक्र 3.45 V (NMC) किंवा 3.40 V (LFP) च्या खाली खूप सपाट आहे.
Tesla waits until >90 % SoC आणि फक्त शेवटच्या 30-60 मिनिटांच्या चार्जसाठी बॅलन्सिंग चालते.
माझे 2017 BMW i3 लॉग दर्शविते की इंडक्टिव्ह बॅलन्सर तेव्हाच उठतो जेव्हा डेल्टा > 30 mV आणि पॅक करंट < 5 A.

जेव्हा तुम्ही स्वस्त करता आणि बॅलन्सिंग वगळता तेव्हा काय होते

माझ्याकडे मेनलँड चीनमधील 2016–2018 लो-स्पीड EV पॅकने भरलेला ड्रॉवर आहे ज्याने ब्लीड रेझिस्टर हटवून $0.80 वाचवले. 18 महिन्यांनंतर कमकुवत पेशी प्रत्येक स्त्राव नकारात्मक होतात, तांबे विरघळतात, डेंड्राइट्स वाढतात, विभाजक वितळतात, आग लागतात. मी 14 महिन्यांत वापरण्यायोग्य 72 V 20 Ah पॅक 8-9 Ah पर्यंत खाली आल्याचे पाहिले आहे. त्यांच्यावर $12 सक्रिय बॅलन्सर थप्पड करा आणि ते 18-19 Ah वर परत येतील. धडा कठीण मार्गाने शिकला.

तळ ओळ

15 kWh पेक्षा कमी → निष्क्रिय आहे आणि कायम राहील (स्कूटर, पॉवर टूल्स, ड्रोन)

400 V+ or >50 kWh → सक्रिय किंवा तुम्ही दरवर्षी मॉड्यूल्स बदलत असाल

आज विकल्या गेलेल्या प्रत्येक योग्य ईव्हीमध्ये संतुलन आहे. फक्त व्हेरिएबल म्हणजे ते 33 Ω रेझिस्टर असो किंवा $300 सक्रिय बोर्ड.

ते सेल बॅलन्सिंग आहे. काही जादुई नाही. फक्त एका आळशी भावाने चांगल्या पेशींना खाली खेचले जाण्यापासून थांबवले ज्याने लवकर वय वाढण्याचा निर्णय घेतला.