リチウム電池の不整合を解決する方法は？

セル性能の不整合は、製造工程で形成され、使用工程で深まります。同じバッテリーパック内で、弱いセルは弱いままで、加速して弱くなります。単一セル間のパラメータの分散度は、エージング度の増加とともに増加します。

パワーリチウム電池は、電気自動車の電源の地位をしっかりと占めています。それは長い耐用年数、高いエネルギー密度、そして改善の大きな可能性を持っています。セキュリティを変更することができ、エネルギー密度は上昇し続ける可能性があります。予見可能な時期（伝説は2020年頃）に、燃料車の耐久性と費用対効果に追いつき、電気自動車の最初の成熟段階に入ることができます。しかし、リチウム電池にはリチウム電池の問題もあります。

1：なぜリチウム電池はほとんど小さいのですか？

私たちが見たリチウム電池、円筒形電池、ソフトパック電池、および正方形電池は、一般的にハンサムであり、従来の鉛蓄電池のような大きなものを見つけることができません。どうして？

エネルギー密度が高く、リチウム電池は大容量を設計することをあえてしないことがよくあります。鉛蓄電池のエネルギー密度は約40Wh / kgですが、リチウム電池は150Wh / kgを超えています。エネルギーの集中が進み、安全への要求が高まっています。

まず第一に、リチウム電池は事故に遭遇した場合にのみ過度に伸ばすことができ、熱暴走を引き起こし、電池は内部で鋭く反応します。短時間で、あまりにも多くのエネルギーが放出される場所がなくなり、非常に危険です。特に安全技術の場合、管理・制御能力の発達が不十分な場合は、各バッテリーの容量を抑える必要があります。

第二に、リチウム電池ケースに封入されたエネルギーは、事故が発生した場合、消防士、消火器に触れることができず、無力であり、事故が発生した場合にのみ隔離でき、事故電池自体が反応し、エネルギーが燃焼します。

もちろん、安全上の理由から、現在のリチウム電池は複数の安全対策を講じて設計されています。例として円筒形電池を取り上げます。

安全弁は、電池の内部反作用が正常範囲を超えると温度が上昇し、副反応ガスが発生し、圧力が設計値に達し、安全弁が自動的に開き、圧力が解放されます。安全弁が開いた瞬間、バッテリーは完全に作動していません。

一部のバッテリーにはサーミスタが装備されています。過電流が発生すると、一定の温度に達すると抵抗が急激に増加し、ループ内の電流が低下して温度がそれ以上上昇するのを防ぎます。

ヒューズ、バッテリーには過電流リスクが発生した場合に備えて、過電流ヒューズ機能を備えたヒューズが装備されています。悪性事故を未然に防ぐため、回路を遮断しています。

2：リチウム電池の一貫性の問題

リチウム電池は大きなものにはできないので、小さな電池をたくさん整理する必要があり、みんなで一丸となって取り組んでいきます。電気自動車でも飛べます。このとき、問題と一貫性に直面する必要があります。

私たちの日常の経験では、2つの乾電池、正極と負極が接続され、懐中電灯が点灯する可能性があり、それを管理する人は誰でも一貫性がありません。リチウム電池の大規模な応用はそれほど単純ではありません。

リチウム電池のパラメータの不一致は、主に容量、内部抵抗、および開回路電圧の不一致を指します。一貫性のないバッテリーストリングが一緒に使用され、次の問題が発生します。

容量損失：バッテリーセルはバッテリーセルで構成され、容量は「キャスク原理」に沿っており、最悪のバッテリーセルの容量がバッテリーパック全体の容量を決定します。

バッテリーの過充電と過放電を防ぐために、バッテリー管理システムのロジックは、放電時に最低セル電圧が放電カットオフ電圧に達すると、バッテリーパック全体の放電が停止するように設定されています。充電中、セルの最高電圧が充電カットオフ電圧に達したら、充電を停止します。

たとえば、2つのバッテリーを直列に接続します。一方のバッテリーの容量は1Cで、もう一方のバッテリーの容量はわずか0.9Cです。直列に、2つのバッテリーが同じ量の電流を流します。

充電するときは、まず容量の小さいバッテリーを完全に充電する必要があり、充電カットオフ状態になり、システムは充電を継続しません。放電するとき、容量の小さいバッテリーは最初に利用可能なすべてのエネルギーを放出する必要があり、システムはすぐに放電を停止します。

このように、容量の小さいセルは常に完全に充電され、容量の大きいセルは常に容量の一部を使用します。バッテリーパック全体の一部は常にアイドル状態です。

寿命の喪失：同様のバッテリーパックの寿命。寿命が最も短いバッテリーによって決まります。寿命が最も短いバッテリーが容量の小さいバッテリーである可能性があります。小容量のバッテリーは、満杯になるたびに出力が強すぎるため、最初に人生の焦点に到達する可能性があります。バッテリーの寿命が尽きると、溶接されたバッテリーのグループが寿命を迎えます。

内部抵抗が増加し、異なる内部抵抗、同じ電流が流れ、内部抵抗が大きいコアは比較的多くの熱を発生します。電池の温度が高すぎると劣化率が高くなり、内部抵抗がさらに大きくなります。内部抵抗と温度上昇は一対の負帰還を形成し、高内部抵抗バッテリーの劣化を加速します。

上記の3つのパラメータは完全に独立しているわけではなく、経年劣化の程度が深いバッテリーの内部抵抗は比較的大きく、容量の減衰も大きくなります。それぞれの影響の方向を表現したいだけで、別々に説明してください。

3：不整合に対処する方法

バッテリーコアの一貫性のない性能は、製造プロセス中に形成され、使用中に深まります。同じバッテリーパック内のセルは弱くて弱く、加速は弱いです。個々のセル間のパラメータの分散の程度は、老化の程度が増加するにつれて増加します。

現在、エンジニアは、主に3つの側面を考慮して、個々のセルの不整合に対処する必要があります。シングルセルソーティング、グループ化後の熱管理、およびバッテリー管理システムは、少量の不整合が発生した場合に均等化を提供します。

並べ替え

バッテリーの異なるバッチは、理論的には一緒に使用されません。同じバッチのセルでもスクリーニングする必要があり、パラメーターが比較的集中しているセルは、1つのバッテリーパックと同じバッテリーパックに配置されます。

並べ替えの目的は、同様のパラメーターを持つセルを選択することです。ソート方法は長年研究されており、主に静的ソートと動的ソートの2つのカテゴリに分類されます。

静的ソート、開回路電圧、セルの内部抵抗、容量などの特性パラメーターのスクリーニング、ターゲットパラメーターの選択、統計アルゴリズムの導入、スクリーニング基準の設定、最後に同じバッチのセルをいくつかのグループに分割します。

動的スクリーニングは、充電および放電中にバッテリーの特性をスクリーニングすることです。定電流および定電圧充電プロセスを選択するものもあれば、パルスショック充電および放電プロセスを選択するものもあり、独自の充電および放電曲線の関係を比較するものもあります。

この動的スクリーニングに基づく動的および静的な組み合わせソート、予備グループ化のための静的スクリーニング。これにより、より多くのグループが分割され、スクリーニングの精度は高くなりますが、それに応じてコストが増加します。

ここで、小さな数字は、パワーリチウム電池の生産規模の重要性を反映しています。大規模な出荷により、メーカーはより細かい仕分けを実行し、より性能の高いバッテリーパックを入手できます。出力が小さすぎたり、グループが多すぎたり、方法がどれほど優れていても、1つのバッチにバッテリーパックを装備できない場合。

熱管理

内部抵抗のある一貫性のないセルの場合、発熱の問題は異なります。熱管理システムを追加することで、バッテリーパック全体の温度差を調整して、バッテリーパックを狭い範囲に保つことができます。より多くの熱を発生するバッテリーは、それでもより高い温度上昇を示しますが、他のバッテリーとのギャップを開くことはなく、劣化レベルに明らかなギャップはありません。

バランスの取れた

一貫性のないセルセルでは、一部のセル端子電圧が常に他のセルよりも進んでおり、最初に制御しきい値に到達するため、システム全体の容量が小さくなります。この問題を解決するために、バッテリー管理システムBMSはイコライゼーション機能を設計しました。

特定のバッテリコアは最初に充電カットオフ電圧に到達しますが、残りのバッテリ電圧は明らかに遅延します。 BMSは、充電均等化機能を開始するか、抵抗にアクセスするか、高電圧バッテリーの電力の一部を放電するか、エネルギーを低電圧に転送します。電圧セルが上がります。このようにして、充電カットオフ状態が解除され、充電プロセスが再開され、バッテリーパックがより多くの電力で充電されます。

これまで、セルの不整合は依然として業界の重要な研究分野です。バッテリーのエネルギー密度は高く、不整合はバッテリーパックの容量を損なうために使用されます。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。