Le concept deéquilibrage cellulaireCela est probablement familier à la plupart d'entre nous. Cela est principalement dû au fait que la cohérence actuelle des cellules est insuffisante, et l'équilibrage contribue à l'améliorer. Tout comme il est impossible de trouver deux feuilles identiques dans le monde, il est impossible de trouver deux cellules identiques. Ainsi, en fin de compte, l'équilibrage vise à combler les lacunes des cellules, en guise de mesure compensatoire.
Quels aspects montrent une incohérence cellulaire ?
Il existe quatre aspects principaux : l'état de charge (SOC), la résistance interne, le courant d'autodécharge et la capacité. Cependant, l'équilibrage ne peut pas résoudre complètement ces quatre différences. Il ne peut que compenser les différences d'état de charge (SOC), corrigeant ainsi les incohérences d'autodécharge. En revanche, l'équilibrage est inefficace pour la résistance interne et la capacité.
Comment l’incohérence cellulaire est-elle causée ?
Il y a deux raisons principales : l'une est l'incohérence causée par la production et le traitement des cellules, et l'autre est l'incohérence causée par l'environnement d'utilisation des cellules. Les incohérences de production proviennent de facteurs tels que les techniques de traitement et les matériaux, ce qui simplifie un problème très complexe. L'incohérence environnementale est plus facile à comprendre, car la position de chaque cellule dans le PACK est différente, ce qui entraîne des différences environnementales telles que de légères variations de température. Au fil du temps, ces différences s'accumulent, provoquant des incohérences cellulaires.
Comment fonctionne l'équilibrage ?
Comme mentionné précédemment, l'équilibrage permet d'éliminer les différences d'état de charge (SOC) entre les cellules. Idéalement, il maintient l'état de charge de chaque cellule à un niveau constant, permettant à toutes les cellules d'atteindre simultanément les limites de tension supérieure et inférieure de charge et de décharge, augmentant ainsi la capacité utile de la batterie. Deux cas de figure peuvent être à l'origine de différences d'état de charge : lorsque les capacités des cellules sont identiques, mais que les SOC sont différents ; ou lorsque les capacités et les SOC des cellules sont tous deux différents.
Le premier scénario (à gauche dans l'illustration ci-dessous) présente des cellules de même capacité mais avec des états de charge différents. La cellule avec l'état de charge le plus faible atteint la limite de décharge en premier (en supposant un état de charge de 25 % comme limite inférieure), tandis que la cellule avec l'état de charge le plus élevé atteint la limite de charge en premier. Grâce à l'équilibrage, toutes les cellules conservent le même état de charge pendant la charge et la décharge.
Le deuxième scénario (deuxième en partant de la gauche dans l'illustration ci-dessous) implique des cellules de capacités et d'états de charge différents. Dans ce cas, la cellule de plus petite capacité se charge et se décharge en premier. Grâce à l'équilibrage, toutes les cellules conservent le même état de charge pendant la charge et la décharge.
L'importance de l'équilibre
L'équilibrage est une fonction essentielle des cellules actuelles. Il existe deux types d'équilibrage :équilibrage actifetéquilibrage passifL'équilibrage passif utilise des résistances pour la décharge, tandis que l'équilibrage actif implique le flux de charge entre les cellules. Ces termes font l'objet de débats, mais nous n'en parlerons pas. L'équilibrage passif est plus couramment utilisé en pratique, tandis que l'équilibrage actif l'est moins.
Déterminer le courant d'équilibrage pour le BMS
Pour l'équilibrage passif, comment déterminer le courant d'équilibrage ? Idéalement, il devrait être aussi élevé que possible, mais des facteurs tels que le coût, la dissipation thermique et l'encombrement nécessitent un compromis.
Avant de choisir le courant d'équilibrage, il est important de comprendre si la différence d'état de charge est due au scénario 1 ou 2. Dans de nombreux cas, elle est plus proche du scénario 1 : les cellules ont initialement une capacité et un état de charge quasiment identiques, mais au fur et à mesure de leur utilisation, notamment en raison des différences d'autodécharge, l'état de charge de chaque cellule varie progressivement. Par conséquent, la capacité d'équilibrage devrait au moins éliminer l'impact des différences d'autodécharge.
Si toutes les cellules présentaient une autodécharge identique, l'équilibrage ne serait pas nécessaire. En revanche, en cas de différence de courant d'autodécharge, des différences d'état de charge apparaîtront, et un équilibrage est nécessaire pour compenser. De plus, la durée moyenne d'équilibrage quotidienne étant limitée alors que l'autodécharge se poursuit quotidiennement, le facteur temps doit également être pris en compte.
Date de publication : 05/07/2024
