リチウム電池におけるセルバランシングの用途は何ですか?

私はバッテリーパックの分解と BMS 設計を約 12 年間行ってきました。誰かが私に「バランス調整って具体的に何をするの？」と尋ねるたびに、私はただ 2 枚の写真を見せるだけです。1 枚はバランス調整なしで 2- 年前の 36 V 電動自転車パック（半分のセルは 1.8 V、残りは 4.18 V）で、もう 1 枚は 100 mA パッシブバランサーを備えた同じバッチです（3 年経ってもすべてのセルが 12 mV 以内にあります）。それが1枚の写真のすべてです。

実際のパックでは、セルは生まれながらにして平等ではありません。同じトレイから 100 個の新品の Samsung 50E セルを取り出します。-容量の広がりは通常 ±30 mAh、自己放電率は 2 ～ 3 倍異なる可能性があり、-内部抵抗は 3 ～ 5 mΩ 変化する可能性があります。 200 サイクル後、弱いものはさらに遅れます。バランスをとらないと、パックの容量は充電時の最も弱いセルと放電時の最も強いセルによって決まります。最初の 1 年だけで、使用可能な容量が 20 ～ 40 % 失われます。

Active Cell Balancing

本番環境で実際にバランスをとる方法は 2 つだけです。

これは、20 kWh 未満のパックの 95 % が使用しているものです。
ボード上で見られる実際のチップ:

TI BQ769x2 / BQ769x3 / BQ78z100

アナログ・デバイセズ LTC6804 / LTC6811 / LTC6813

マキシム MAX14920 / MAX14921

NXP MC33771 / MC33772

標準的なブリード電流: 80 ～ 150 mA (2 つのピンを並列に接続すると、BQ76952 は 220 mA を流すことができます)。
量産時の抵抗値: ほとんどの場合、27 Ω または 33 Ω 2512 1 W パッケージ。
私が実際に使用しているトリガー設定:
CV 中にパック平均より 15 ～ 25 mV 高いところで出血を開始し、デルタが 6 ～ 8 mV を下回ったときに停止します。
2 mV を追いかけようとすると、ボードが永遠に焼き切れてしまうだけです。

本当の問題は熱です。 100 mA ブリードを備えた 16 スクーターパックは、7 ～ 8 W を BMS PCB に直接ダンプできます。 20 ドルの安い電動自転車のボードが、一夏太陽の光にさらされると反ったり割れたりするのはそのためです。

約 30 kWh を超えると、ほぼ全員がアクティブに切り替わります。

私が解体した実際の例:{0}:

Tesla Model S/X (2012–2021): HVJB 上の小型 DC- DC ブリック、モジュールあたり最大 1 A

BMW i3 (全年式): 誘導変圧器モジュール、24:1 比、約 2 A

BYD ブレードパック: Infineon TLF35568 リファレンス設計に基づくフライングキャパシタボード-

中国の据え置き型ストレージのモンスター: 700 V ストリング全体で 15 ～ 20 A を動作させる絶縁型 DC-DC モジュール

人々が実際に購入する既製の商品:

1 ～ 2 個の緑色の AliExpress フライング- コンデンサボード (8 ～ 16 個の小さなリレーが付いているもの)

Heltec / Orion BMS Gen4 / REC Q / ダイリチウム: 適切な冷却で 5 ～ 8 A

Cell Balancing

3.45 V (NMC) または 3.40 V (LFP) 未満では電圧曲線が平坦すぎるため、ほとんどの OEM は SoC の上位 10 ～ 15 % でのみバランスをとります。
Tesla waits until >90 % SoC で、充電の最後の 30 ～ 60 分間のみバランスを実行します。
私の 2017 BMW i3 のログには、デルタ > 30 mV およびパック電流 < 5 A の場合にのみ誘導バランサーが起動することが示されています。

私の引き出しには、中国本土から輸入された 2016 ～ 2018 年製の低速 EV パックがいっぱいあります。ブリード抵抗を削除することで 0.80 ドル節約できました。 18か月後、弱いセルは放電するたびにマイナスになり、銅が溶解し、樹状突起が成長し、セパレーターが溶けて火災が発生します。私は、72 V 20 Ah パックが 14 か月以内に使用可能な 8 ～ 9 Ah に低下するのを観察しました。 12ドルのアクティブバランサーを付けると、18〜19Ahに戻ります。教訓は苦労して学んだ。

15 kWh 未満 → パッシブは問題なく、永久に維持されます (スクーター、電動工具、ドローン)

400 V+ or >50 kWh → アクティブにしないと、毎年モジュールを交換することになります

現在販売されている適切なEVにはすべてバランス調整が施されています。唯一の変数は、33 Ω の抵抗を使用するか、300 ドルのアクティブボードを使用するかです。

それがセルバランシングです。魔法のようなものは何もありません。より早く老化することを決めた怠惰な兄弟によって、正常な細胞が引きずられるのを防ぐだけです。

Cell Balancing