Chì ghjè l'applicazione di l'equilibriu di e cellule in batterie di lithium?

Aghju fattu u smontamentu di a batteria è u disignu BMS per quasi 12 anni. Ogni volta chì qualchissia mi dumanda "chì faci esattamente l'equilibriu?", I mostrà solu duie foto: unu hè un pacchettu di bicicletta elettrica 36 V di 2-anni{5}} senza equilibriu (a mità di e cellule à 1,8 V, u restu à 4,18 V), l'altru hè u stessu batch cun un bilanciu passiu di 100 mA (tutti i 12 mA passivi). Hè tuttu u puntu in una stampa.

In i pacchetti veri, e cellule ùn sò mai nati uguali. Pigliate 100 marche-nuvelle cellule Samsung 50E da a listessa tavola: a capacità di sparghje hè di solitu ± 30 mAh, a tarifa di scaricamentu di l'autore -differisce da 2-3 volte, è a resistenza interna pò varià 3-5 mΩ. Dopu à 200 ciculi, i debbuli sò ancu di più. Senza equilibriu, a capacità di u pacchettu hè dettata da a cellula più debule in carica è a cellula più forte in scaricamentu. Perdite u 20-40% di a capacità utilizable solu in u primu annu.

Active Cell Balancing

Ci hè solu duie manere chì a ghjente si equilibra in a produzzione:

Questu hè u 95% di i pacchetti sottu à 20 kWh.
Veri chips chì vedete nantu à i bordi:

TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100

Analog Devices LTC6804 / LTC6811 / LTC6813

Maxim MAX14920 / MAX14921

NXP MC33771 / MC33772

Corrente di purga tipica: 80-150 mA (BQ76952 pò spinghje 220 mA se paralleli dui pin).
Valore di resistenza in a pruduzzioni di massa: quasi sempre 27 Ω o 33 Ω 2512 1 W package.
I paràmetri di trigger chì aghju veramente aduprà:
Cuminciate l'emorragia à 15-25 mV sopra a media di u pacchettu durante u CV, fermate quandu u delta scende sottu à 6-8 mV.
Sè vo pruvate à caccià 2 mV vi Mulateri Di L'solu cucini u bordu per sempre.

U calore hè u veru prublema. Un pacchettu di scooter 16s cù 100 mA di purga pò scaricate 7-8 W direttamente nantu à u PCB BMS. Hè per quessa chì quelle tavole di e-bike da 20-dollari à pocu pressu si deformanu è si crepanu dopu un veranu à u sole.

Una volta sopra à ~ 30 kWh, quasi tutti passanu à attivu.

Esempii di u -munnu reale chì aghju abbattutu:

Tesla Model S/X (2012–2021): picculi brique DC-DC nantu à HVJB, ~ 1 A per modulu

BMW i3 (tutti l'anni): modulu di trasformatore induttivu, rapportu 24 à 1, circa 2 A

Pacchetti BYD Blade: schede-condensatori volanti basate su design di riferimento Infineon TLF35568

Mostri di almacenamentu stazionariu cinesi: moduli DC-DC isolati chì si movenu 15-20 A in tutta a stringa di 700 V

Fora di -i-shelf boards a ghjente cumprà veramente:

1-2 A verde AliExpress volanti -schede di condensatore (quelli cù 8-16 picculi relè)

Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / Dilithium: 5-8 A cù un raffreddamentu decentu

Cell Balancing

A maiò parte di l'OEM si equilibranu solu in u top 10-15% di SoC perchè a curva di tensione hè troppu piatta sottu 3,45 V (NMC) o 3,40 V (LFP).
Tesla waits until >90% SoC è funziona solu equilibriu per l'ultimi 30-60 min di carica.
I mo logs BMW i3 2017 mostranu chì l'equilibratore induttivu si sveglia solu quandu delta > 30 mV è pack current < 5 A.

Aghju un cassetto pienu di pacchetti EV di bassa-vitezza 2016-2018 da a Cina continentale chì hà risparmiatu $ 0,80 eliminendu e resistenze di purga. Dopu à 18 mesi, i celi dèbuli passanu negativu ogni scaricamentu, u ramu si dissolve, i dendriti crescenu, u separatore si funnu, u focu. Aghju vistu i pacchetti 72 V 20 Ah cadenu à 8–9 Ah utilizable in 14 mesi. Slap un equilibratore attivu di $ 12 nantu à elli è tornanu à 18-19 Ah. A lezione hà amparatu à u modu duru.

Meno di 15 kWh → passive hè bè è stà per sempre (scooters, arnesi, droni)

400 V+ or >50 kWh → attivu o scambià moduli ogni annu

Ogni EV propiu vendutu oghje hà equilibratu. L'unica variabile hè s'ellu hè una resistenza di 33 Ω o una scheda attiva di $ 300.

Hè l'equilibriu di e cellule. Nunda di magicu. Impedisce solu chì e cellule boni sò trascinate da u fratellu pigro chì hà decisu di invechjarà più veloce.

Cell Balancing