Cos'è il controllo del sistema batteria?

La domanda sorge spesso dai team di procurement che confrontano i preventivi. Esamineranno due pacchi da 48 V 400 Ah, vedranno le stesse celle elencate su entrambe le schede tecniche e chiederanno perché uno costa il 30% in più. La risposta è quasi sempre nel sistema di controllo. Ma è difficile da vendere perché non è possibile fotografare un algoritmo di controllo.

Il controllo del sistema batteria è la logica che coordina il modo in cui funziona un pacco-quando consente la ricarica, come sequenzia i contattori, se bilancia le celle, come risponde alla temperatura. Le cellule a questo punto sono merci. CATL, EVE, CALB-sono tutti celle LFP decenti. Ciò che determina se un pacco dura 3000 o 1500 cicli con lo stesso utilizzo dipende principalmente dal modo in cui tali celle vengono gestite.

 

Cosa in realtà va storto

Ecco qualcosa che ancora sorprende le persone. Le celle al litio non possono essere caricate al di sotto di 0 gradi. Non "non dovrebbe essere"-non può, senza danni. Ciò che accade è che gli ioni di litio non riescono a intercalarsi correttamente nell'anodo di grafite quando fa freddo. Invece si depositano come litio metallico sulla superficie. Questo è permanente. La cella sembra a posto, si carica bene, funziona bene per mesi. Quindi si verifica una diminuzione della capacità che accelera e, infine, un cortocircuito interno dovuto alla crescita dei dendriti.

Quindi il BMS deve far rispettare il limite di temperatura. Se si utilizzano carrelli elevatori in un impianto di conservazione frigorifera o in un piazzale all'aperto in inverno, il pacco deve rifiutare la carica inferiore alla soglia. Non solo avvisare-anzi rifiutare. Impostiamo il nostro a -10 gradi di interruzione per la ricarica, con corrente ridotta tra -10 gradi e 0 gradi. Alcuni sistemi più economici non hanno affatto questa protezione.

La logistica delle celle frigorifere e dei prodotti congelati è la peggiore in questo senso. Pacchi che entrano ed escono dagli ambienti congelatori, caricati in banchine di carico non riscaldate. Gli operatori non ci pensano perché il piombo-non aveva questa limitazione.

La parte di bilanciamento

 

Questo mi frustra perché è così risolvibile. Puoi acquistare celle di grado A- da un rinomato produttore di batterie industriali LiFePO4, assemblarle perfettamente e avere comunque un pacco mediocre perché il bilanciamento non è presente.

 

Il problema è la tolleranza di produzione. Le celle dello stesso lotto di produzione variano in capacità dell'1-3%. Questa è solo la realtà. In una stringa in serie, la cella con la capacità più bassa-limita la scarica (si scarica per prima) e la cella con la capacità più alta limita la carica (si riempie per prima). Senza bilanciamento, stai utilizzando forse il 90% della capacità effettiva del pacco. E quella cellula debole viene stressata maggiormente ad ogni ciclo, invecchia più velocemente, diventa più debole. Ciclo di feedback positivo.

 

Il bilanciamento passivo scarica la carica in eccesso attraverso i resistori, in genere . 50-100mA. Se una cella è 50mAh avanti rispetto alle altre, è necessaria un'ora per correggerla. Va bene per la ricarica notturna. Ma le attrezzature per la movimentazione dei materiali non si ricaricano durante la notte-è possibile ricaricarle durante le pause, eseguire più turni, mantenere i camion in movimento. Il bilanciamento passivo non riesce a tenere il passo.

Il bilanciamento attivo sposta l'energia tra le cellule. Correnti più elevate, nessuno spreco di energia. I nostri pacchetti eseguono il bilanciamento attivo a 1A+ perché le applicazioni lo richiedono.

La logica tiene traccia della tensione media su tutte le celle-fino a 160 nei pacchi più grandi-e segnala le celle che si discostano dalla media. Il bilanciamento si attiva al di sopra della tensione media delle celle di 3,7 V, durante la carica, quando non sono presenti segnali di guasto. Quando una cella rientra nei 10 mV della media, esce dalla coda di bilanciamento.

La differenza si evidenzia nella conservazione della capacità a lungo-termine. I pacchi con un buon bilanciamento attivo rimangono entro 20 mV di varianza da cella a cella per migliaia di cicli. I gruppi che ne sono sprovvisti raggiungono una variazione di oltre 100 mV entro un anno, il che significa una capacità utilizzabile notevolmente ridotta.

 

Risposta termica

Tutti conoscono i tagli per alta-temperatura: avviso di 55 gradi, spegnimento a 60 gradi. La parte più utile è il modo in cui rispondi senza semplicemente spegnere l'attrezzatura.

Un carrello elevatore nel mezzo di un magazzino con un carico sulle forche non dovrebbe spegnersi semplicemente perché la temperatura ha raggiunto una soglia. E' pericoloso. Ciò che desideri è un declassamento progressivo-ridurre i limiti di corrente all'aumentare della temperatura, lasciare che l'operatore finisca l'attività immediata a potenza ridotta, quindi forzare un periodo-di raffreddamento.

La nostra logica termica esegue il monitoraggio in più punti per modulo poiché i gradienti di temperatura all'interno di un pacco possono raggiungere i 15 gradi in condizioni di carico pesante. Un sensore per l'intero pacchetto non ti dice nulla di utile. Se un modulo è costantemente più caldo di 10 gradi rispetto agli altri, di solito si tratta di un'elevata resistenza interna in quelle celle-che avvisa tempestivamente di un problema in via di sviluppo. Contrassegniamo differenziali superiori a 10 gradi per indagini.

Le soglie di risposta sono stratificate: sopra i 45 gradi, ridurre la corrente di carica. Sopra i 55 gradi, avviso più declassamento di scarico. Sopra i 60 gradi, sequenza di spegnimento controllato. Al di sopra di 65 gradi, pacco contrassegnato come non riuscito in attesa di ispezione. Ogni passaggio fornisce all'operatore informazioni e opzioni anziché limitarsi a ridurre la potenza.