Anailís Stáit Cothromaíochta agus Algartam Cothromaíochta

I bpacáiste ceallraí idéalach, tá an cumas céanna ag gach cealla aonair agus tá siad i gcónaí ag an SoC céanna, arb é SoC an phacáiste ceallraí é freisin; Nuair a bhíonn SOC an phacáiste ceallraí 100%, tá SOC na gcealla go léir 100% freisin, rud a chuireann teorainn le muirearú breise Nuair a bhíonn SOC an phacáiste ceallraí 50%, tá gach cealla aonair freisin 50% SoC Nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí ag 0% SoC, tá na cealla go léir ag 0% SOC freisin, agus cuireann siad go léir teorainn le scaoileadh breise. Fiú má tá an cumas céanna ag gach cealla, má tá rudaí ag SOC difriúil, tá an pacáiste ceallraí neamhchothromaithe;

Pacáiste ceallraí ina bhfuil sé chill cheallraí ceangailte i sraith. Seasann gach dronuilleog do chill cheallraí, seasann a hairde dá toilleadh, agus seasann a suíomh ingearach dá SoC. (a) Toilleadh céanna, cothromaithe, (b) an toilleadh céanna, neamhchothromaithe, (c) cumais éagsúla, barrchothromaithe, agus (d) toilleadh éagsúil, meánchothromaithe. Nuair a bhíonn cill 2 ag 100% SoC, cuireann sé srian le haon mhuirearú breise. Dá bhrí sin, tá an pacáiste ceallraí ag 100% SoC; Tá níos mó spáis fós ann do chadhnraí eile, ach ní féidir iad a mhuirearú a thuilleadh mar go ndéanfaidh sé sin ró-mhuirearú ar an dara ceallraí Nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí ag 50% SoC, tá raon SoC gach cille thart ar 30% go 70%. Nuair a bhíonn ceallraí # 4 ag 0% SoC, cuireann sé teorainn le haon urscaoileadh breise. Dá bhrí sin, tá SoC an phacáiste ceallraí 0%; Tá roinnt muirear níos mó fós fágtha ag na cadhnraí eile, ach ní féidir iad a urscaoileadh toisc go ndéanfaí é sin a shárú thar ceallraí urscaoilte # 4. Tabhair faoi deara go gcuireann dhá ghreille cealla éagsúla teorainn le cumas an phacáiste ceallraí, le # 2 ag an mbarr agus # 4 ag bun.

Ag nóiméad ar leith, is é staid an éagothroime (SoI) de phacáiste ceallraí an difríocht idir an SoC cille is mó a ghearrtar agus an SoC cille is lú muirear sa phacáiste ceallraí. Mar shampla, má tá SoC na ceallraí is mó muirearaithe 75% agus SoC na ceallraí is lú muirear 70%, ansin is é SoC na sreinge 5%. I gcás pacáistí ceallraí leis an SoC céanna do chealla aonair, is é 0% an SoI.

Tá staid chothromaíochta (SoB) an phacáiste ceallraí 100% lúide SoI. Más é SoI an phacáiste ceallraí 5%, is é a SoB 95%. Sa phlé thuas, úsáideadh boscaí chun raon SoC gach cille aonair a léiriú. Mura bhfuil an léiriú seo an-mhaith, is féidir leis an ngraf seo a leanas de voltas ceallraí agus leibhéal SoC le pacáiste ceallraí SoC an coincheap seo a chur in iúl níos soiléire.

Faoi choinníollacha idéalach acmhainne agus cothromaíochta comhionann, tá an cumas céanna ag gach cealla i sraith pacáiste ceallraí nasctha, agus ag aon am ar leith, tá an SoC mar an gcéanna (Fíor {{0}}). Nuair a dhéantar an pacáiste ceallraí a mhuirearú nó a urscaoileadh, fanann gach voltas cille comhsheasmhach. Tá SoC gach cille mar an gcéanna le SoC an phacáiste ceallraí (mar shampla, nuair a bhíonn SoC an phacáiste ceallraí 50%, tá SoC gach cille 50% freisin). B'fhéidir go dtuigeann tú nach bhfuil an cuar thuas ach amháin le haghaidh cadhnraí litiam-ian OCV agus NMC de SoC. Leanann na trí chealla ceallraí an cuar seo. Léiríonn an cuar bun SoC na cille ceallraí agus SoC an phacáiste ceallraí, sa chás seo, is líne dhíreach é ó 0% go 100% ag cóimheas 1:1-a. Freagraíonn an léaráid scéimeach de thrí chealla ceallraí atá ceangailte i sraith ar SoC 50% leis an líne ingearach i lár an dá fhigiúr. Nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí iomlán, tá gach cealla ag 100% SoC; Níl aon teorainn muirir le haghaidh aon chill cheallraí - gearrann siad go léir ag an am céanna. Ar an gcaoi chéanna, nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí folamh, tá SoC na gcealla go léir 0%; Ní féidir le haon cheallraí aonair urscaoileadh a theorannú - cuireann siad go léir teorainn le hurscaoileadh ag an am céanna. Tá cumas an phacáiste ceallraí mar an gcéanna le cumas gach cille ceallraí (10 uair sa sampla seo). Is é sin le rá, tá acmhainn iomlán gach cille ar fáil. Mar sin, is é 100% staid chothromaíochta an phacáiste ceallraí (rud a léiríonn cothromaíocht iomlán an phacáiste ceallraí), agus is é 0% an stát éagothroime (gan aon éagothroime a léiriú).

Má tá an cumas mar an gcéanna, ach tá an SoC ag an tús difriúil (mar a thaispeántar i bhFíor {{0}}), ansin cuireann ceallraí amháin teorainn le muirearú (ceallraí 1 sa sampla seo) agus na teorainneacha ceallraí eile a urscaoileadh ( ceallraí 3 sa sampla seo). Dá bhrí sin, tá laghdú tagtha ar chumas an phacáiste ceallraí. Léiríonn an cuar thuas an gaol idir voltas agus muirear do thrí chineál cadhnraí litiam-ian. Tabhair faoi deara go bhfuil cruth an chuar mar an gcéanna. Ní ghluaiseann siad ach ar chlé (tá SoC níos airde ag aonad #1) nó ar dheis (tá SoC níos ísle ag aonad #3). Is é an cuar bun an "SoC and battery pack SoC" de thrí chill (ní 1:1 sa chás seo). Tabhair faoi deara le do thoil go bhfuil an fána mar an gcéanna toisc go bhfuil an cumas céanna ag na trí chealla. Ní bhogann siad ach ar chlé nó ar dheis Nuair a bhíonn an teaghrán ag 0% SoC (deireadh clé an phlota), tá cill # 3 folamh agus tá an t-urscaoileadh díchumasaithe. Tá ardvoltas fós ag an dá chadhnraí eile (3.38V le haghaidh ceallraí 2 agus 3.6V le haghaidh ceallraí 1) agus muirear (20% SoC le haghaidh ceallraí 2 agus 40% SoC le haghaidh ceallraí 1). Mar sin féin, níl an muirearú seo ar fáil toisc nach féidir leis cill # 3 a urscaoileadh. Nuair a bhíonn SoC an phacáiste ceallraí 50% (líne ingearach i lár an ghraf), is é SoC cille 1 70%, SoC cille 2 Is é 50%, agus is é an SoC de chill 3 ná 30%.

Nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí ag 100% SoC (ar thaobh na láimhe deise den fhigiúir), tá cill # 1 lán agus tá an luchtú díchumasaithe; Tá voltas an dá chadhnraí eile níos ísle (3.87V le haghaidh ceallraí 2 agus 3.75V le haghaidh ceallraí 3), agus is féidir leo glacadh le muirearú níos mó fós (80% SoC le haghaidh ceallraí 2 agus 60% SoC le haghaidh ceallraí 3). Mar sin féin, níl an spás seo ar fáil mar ní féidir é a mhuirearú mura bhfuil an ceallraí Uimh.1 ró-mhuirearaithe. Feidhmíonn gach ceallraí laistigh de raon SoC teoranta: • Tá teorainn le muirearú SoC Battery #1, idir 40% agus 100%; Tá raon SoC Aonad 2 ó 20% go 80%; SoC le haghaidh ceallraí 3, urscaoileadh teoranta, idir 0% agus 60%. Is é an deilt laistigh de raon SoC na gcadhnraí go léir ná 60% thar an raon iomlán. Is é sin le rá, níl ach 60% den acmhainn aonaid ar fáil le haghaidh teaghráin, agus níl 40% ar fáil mar gheall ar éagothroime - is é 60% staid chothromaíochta an phacáiste ceallraí, agus is é 40% a staid éagothroime. Is é an cumas atá ag gach ceall ceallraí ná 10 n-uaire, ach níl ach 6 uair an chloig ar chumas an phacáiste ceallraí (60% de 10 n-uaire).

Nuair a bhíonn cumais éagsúla ag na cealla i bpacáiste ceallraí (is é sin go deimhin an cás), ní féidir an pacáiste ceallraí a chothromú ach amháin ag leibhéal SoC aon chillín. In áiteanna eile, tá leibhéil éagsúla SoC ag cadhnraí. Nuair a dhéantar an pacáiste ceallraí a mhuirearú nó a urscaoileadh ón bpointe seo, athraíonn SoC na ceallraí. Ansin, nuair a fhilleann an pacáiste ceallraí go dtí a leibhéal SoC bunaidh, athchruinnítear SoCanna na gcealla go léir. I bhFíor 3-13, léiríonn an cuar uachtarach an gaol idir voltas agus muirear trí chealla ceallraí. Tabhair faoi deara le do thoil go bhfuil an cruth ginearálta céanna ag na cuair seo. Ní athróidh ach a leithead. Má tá an cumas ard (cill 1), beidh an cuar níos leithne; Má tá an cumas íseal, tá an cuar caol (ceall # 3). Léiríonn an cuar bun an SoC de thrí chealla ceallraí agus SoC an phacáiste ceallraí. Tabhair faoi deara le do thoil go bhfuil na fánaí difriúil toisc go bhfuil cumais éagsúla ag na trí chill seo: i bhfianaise an tsrutha atá ag sreabhadh isteach nó amach as an bpacáiste ceallraí, athraíonn SoC na ceallraí cumais íseal níos tapúla ná an ceallraí ardchumais.

Sa sampla seo:

Nuair atá an pacáiste ceallraí ag 0% SoC (deireadh clé an ghraif), tá cill # 3 folamh agus ní féidir é a urscaoileadh; Tá muirear fós ag an dá chealla eile (tá cill 1 ag 40% SoC, tá cill # 2 ag 20% ​​SoC), tá cill 1 ag 3.5V, tá cill 2 ag 3.38V, agus tá an difríocht i SoC idir cealla # 1 agus Is é # 3 ná 40%, rud a chiallaíonn go bhfuil staid neamhchothrom an phacáiste ceallraí 40%.

Nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí ag 50% SoC (líne ingearach i lár an ghraif), tá SoC na dtrí cadhnraí 50%, mar sin tá an voltas mar an gcéanna ag 3.65V.

Is ionann SoB agus 100%, SoI agus 0%.

Nuair a bhíonn an pacáiste ceallraí ag 100% SoC (deireadh na léaráide), tá cill # 3 iomlán agus ní féidir é a mhuirearú; Is féidir leis an dá chealla eile glacadh le níos mó muirear fós (cill 1 ag 60% SoC agus cill 2 ag 80% SoC), le cill 1 ag 3.82V agus cill 2 ag 3.9V. Is é 40% an difríocht i SoC idir cadhnraí # 1 agus # 3, rud a chiallaíonn go bhfuil staid éagothroime an phacáiste ceallraí 40%.

D'fhonn an pacáiste ceallraí a chothromú, seiceann BMS an voltas ceallraí chun a chinneadh cé na cadhnraí atá neamhchothromaithe. Mar sin féin, mar gheall ar an bhfíric nach líne dhíreach iad na cuair OCV agus SoC, níl an difríocht voltas idir an dá chadhnraí comhréireach go díreach lena difríocht muirir. Maidir le héagothroime áirithe, braitheann an difríocht voltais idir dhá chadhnraí ceangailte i sraith ar ilfhachtóirí: méid éagothroime: is mó an méid éagothroime, is mó an difríocht voltais; SoC de phacáiste ceallraí: Mar gheall ar chruth na gcuar OCV agus SoC, tá an difríocht voltas níos suntasaí ag leibhéil SoC íseal agus ard; Ceimic ceallraí: I gcás cadhnraí LFP, i SOC, beag beann ar SoI, tá an voltas ceallraí beagnach mar an gcéanna; Ní thiocfaidh an difríocht voltas suntasach ach amháin nuair a bhíonn an SoC ag leibhéil ísle agus ard. Léiríonn na graif seo an difríocht voltais idir dhá chadhnraí agus an sreang SoC, agus méideanna éagsúla éagothroime SoC eatarthu. Mar shampla, úsáidtear an cuar 10% nuair a bhíonn SoC aonad amháin 10% níos airde ná aonad eile. Maidir le haonaid NMC, tá sé deacair éagothroime 1 % a bhrath, ach amháin i gcás SoCanna faoi bhun 5 % (Fíor 3.18 (a)); Is furasta éagothroime 10% a bhrath, ach amháin thart ar 35% SoC. Maidir le haonaid LFP, is furasta éagothroime 1% a bhrath nuair a bhíonn an SoC faoi bhun 10% agus os cionn 95% (Fíor 3.18 (b)). In áiteanna eile, tá sé beagnach do-airithe; Nuair a bhíonn an SoC 50%, ní féidir ach 30% den éagothroime throm a bhrath. Dá bhrí sin, cé go bhfuil cadhnraí LFP an-oiriúnach d'iarratais chumhachta, tá cadhnraí maolánacha le cadhnraí LFP dodhéanta i ndáiríre cothromaíocht idirmheánach a bhaint amach. Ní hamháin go bhfuil sé gan bhrí ag iarraidh pacáiste ceallraí a chothromú i limistéar ina bhfuil an voltas deilt ró-íseal, ach is dócha go dtiocfaidh sé ar ais, toisc gur féidir le fachtóirí eile difear a dhéanamh ar an difríocht i voltas críochfoirt ceallraí níos mó ná éagothroime.

Is é an difríocht i sruth féin-urscaoilte an chúis dhíreach le héagothroime ceallraí. Laghdaíonn SoC na gcadhnraí le féin-urscaoileadh ard níos tapúla ná mar a bhaineann le cadhnraí le féin-urscaoileadh íseal. De réir mar a théann an t-am thart, déanann leibhéil SoC gach ceall ceallraí idirdhealú agus méadaíonn an staid éagothroime. Cé go n-urscaoileadh gach cadhnraí ag an íosráta, tá cuid acu níos tapúla ná a chéile, go háirithe ag teochtaí éagsúla (Fíor {{0}} (a)). Tarlaíonn an cás is measa nuair a bhíonn roinnt cadhnraí ag teocht an tseomra agus cuid eile i riocht te (mar shampla, toisc go bhfuil siad suiteáilte in aice le charger). Is é 0.000023C sruth féin-urscaoilte na ceallraí is fuaire, agus is é 0.00017C sruth féinscaoilte na ceallraí is teo,

Difríocht de 0.00015 céim Celsius. Mar gheall ar an difríocht seo, beidh an teaghrán níos mó éagothroime 11% gach mí. Chun an éagsúlacht sa sruth féinscaoilte idir cadhnraí a chúiteamh, faigheann BMS sruth cothromaithe ón gceallraí a bhfuil an sruth féinscaoilte is ísle aige. Tá an sruth iarmhéid seo díreach comhionann leis an difríocht i sruth féin-urscaoilte idir an ceallraí seo agus an ceallraí leis an bhféin-urscaoileadh is airde. Sa sampla a thaispeántar san fhigiúr, tabhair faoi deara le do thoil conas a chinntíonn BMS go scaoileann gach cill leis an sruth 150 μ A céanna trí shruth urscaoilte breise a sholáthar do chealla le sruth féinscaoilte íseal. Mar mhalairt air sin, is féidir le BMS an ceallraí a mhuirearú leis an sruth féinscaoilte is airde chun an difríocht a chúiteamh.

Tá an algartam cothromaithe bunaithe ar chothromú voltais: ach amháin nuair a bhíonn an ceallraí ag an luach socraithe iarmhéid, déantar é a chothromú bunaithe ar léamh voltas na ceallraí; Bunaithe ar SoC (tuar): is féidir é a chothromú ag am ar bith, bunaithe ar leibhéil SoC ceallraí measta