مفهومموازنة الخلاياربما يكون مألوفًا لمعظمنا. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الاتساق الحالي للخلايا ليس جيدًا بما فيه الكفاية، ويساعد التوازن على تحسين ذلك. مثلما لا يمكنك العثور على ورقتين متطابقتين في العالم، لا يمكنك أيضًا العثور على خليتين متطابقتين. لذلك، في نهاية المطاف، التوازن هو معالجة أوجه القصور في الخلايا، ليكون بمثابة إجراء تعويضي.
ما هي الجوانب التي تظهر عدم تناسق الخلية؟
هناك أربعة جوانب رئيسية: SOC (حالة الشحن)، والمقاومة الداخلية، وتيار التفريغ الذاتي، والسعة. ومع ذلك، لا يمكن للموازنة أن تحل هذه التناقضات الأربعة بشكل كامل. يمكن للتوازن أن يعوض فقط اختلافات SOC، ويعالج بشكل عرضي تناقضات التفريغ الذاتي. ولكن بالنسبة للمقاومة الداخلية والقدرة، فإن التوازن لا حول له ولا قوة.
كيف يحدث عدم تناسق الخلايا؟
هناك سببان رئيسيان: الأول هو عدم الاتساق الناتج عن إنتاج الخلايا ومعالجتها، والآخر هو عدم الاتساق الناجم عن بيئة استخدام الخلية. تنشأ تناقضات الإنتاج من عوامل مثل تقنيات المعالجة والمواد، وهو ما يعد تبسيطًا لمسألة معقدة للغاية. من الأسهل فهم التناقض البيئي، حيث يختلف موضع كل خلية في PACK، مما يؤدي إلى اختلافات بيئية مثل الاختلافات الطفيفة في درجة الحرارة. مع مرور الوقت، تتراكم هذه الاختلافات، مما يسبب عدم تناسق الخلايا.
كيف يعمل التوازن؟
كما ذكرنا سابقًا، يتم استخدام التوازن لإزالة اختلافات SOC بين الخلايا. من الناحية المثالية، فإنه يحافظ على SOC لكل خلية كما هو، مما يسمح لجميع الخلايا بالوصول إلى حدود الجهد العلوي والسفلي للشحن والتفريغ في وقت واحد، وبالتالي زيادة السعة القابلة للاستخدام لحزمة البطارية. هناك سيناريوهان لاختلافات SOC: الأول هو عندما تكون سعة الخلايا هي نفسها ولكن SOCs مختلفة؛ والآخر هو عندما تكون سعة الخلية وSOCs مختلفة.
يُظهر السيناريو الأول (أقصى اليسار في الرسم التوضيحي أدناه) خلايا لها نفس السعة ولكن خلايا SOC مختلفة. تصل الخلية التي تحتوي على أصغر SOC إلى حد التفريغ أولاً (بافتراض أن 25% SOC كحد أدنى)، بينما تصل الخلية التي تحتوي على أكبر SOC إلى حد الشحن أولاً. مع التوازن، تحافظ جميع الخلايا على نفس SOC أثناء الشحن والتفريغ.
السيناريو الثاني (الثاني من اليسار في الرسم التوضيحي أدناه) يتضمن خلايا ذات قدرات مختلفة وSOCs. هنا، يتم شحن وتفريغ الخلية ذات السعة الأصغر أولاً. مع التوازن، تحافظ جميع الخلايا على نفس SOC أثناء الشحن والتفريغ.
أهمية التوازن
التوازن هو وظيفة حاسمة للخلايا الحالية. هناك نوعان من التوازن:التوازن النشطوالتوازن السلبي. يستخدم التوازن السلبي المقاومات للتفريغ، في حين أن التوازن النشط ينطوي على تدفق الشحنة بين الخلايا. هناك بعض الجدل حول هذه المصطلحات، لكننا لن نخوض في ذلك. يتم استخدام التوازن السلبي بشكل أكثر شيوعًا في الممارسة العملية، في حين أن التوازن النشط أقل شيوعًا.
تحديد تيار الموازنة لـ BMS
بالنسبة للموازنة السلبية، كيف ينبغي تحديد تيار الموازنة؟ من الناحية المثالية، ينبغي أن تكون كبيرة قدر الإمكان، ولكن عوامل مثل التكلفة، وتبديد الحرارة، والمساحة تتطلب حل وسط.
قبل اختيار تيار الموازنة، من المهم أن نفهم ما إذا كان اختلاف SOC يرجع إلى السيناريو الأول أو السيناريو الثاني. في كثير من الحالات، يكون الأمر أقرب إلى السيناريو الأول: تبدأ الخلايا بقدرة متطابقة تقريبًا وSOC، ولكن مع استخدامها، خاصة بسبب الاختلافات في التفريغ الذاتي، تصبح SOC لكل خلية مختلفة تدريجيًا. لذلك، يجب على قدرة التوازن على الأقل القضاء على تأثير اختلافات التفريغ الذاتي.
إذا كانت جميع الخلايا لديها تفريغ ذاتي متطابق، فلن يكون التوازن ضروريًا. ولكن إذا كان هناك اختلاف في تيار التفريغ الذاتي، فسوف تنشأ اختلافات في SOC، وسيكون هناك حاجة إلى الموازنة للتعويض عن ذلك. بالإضافة إلى ذلك، بما أن متوسط وقت التوازن اليومي محدود بينما يستمر التفريغ الذاتي يوميًا، يجب أيضًا مراعاة عامل الوقت.
وقت النشر: 05 يوليو 2024
