La notion deéquilibrage cellulaireest probablement familier à la plupart d’entre nous. Cela est principalement dû au fait que la consistance actuelle des cellules n’est pas assez bonne et que l’équilibrage contribue à l’améliorer. Tout comme on ne peut pas trouver deux feuilles identiques dans le monde, on ne peut pas non plus trouver deux cellules identiques. Ainsi, en fin de compte, l’équilibrage consiste à remédier aux défauts des cellules, en servant de mesure compensatoire.
Quels aspects montrent une incohérence cellulaire ?
Il existe quatre aspects principaux : le SOC (état de charge), la résistance interne, le courant d'autodécharge et la capacité. Cependant, l’équilibrage ne peut pas résoudre complètement ces quatre divergences. L'équilibrage ne peut que compenser les différences de SOC, corrigeant incidemment les incohérences d'autodécharge. Mais pour la résistance et la capacité internes, l’équilibrage est impuissant.
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 transformation et les matériaux, ce qui constitue une simplification d'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 une incohérence cellulaire.
Comment fonctionne l’équilibrage ?
Comme mentionné précédemment, l’équilibrage est utilisé pour éliminer les différences de SOC entre les cellules. Idéalement, il maintient le SOC de chaque cellule identique, permettant à toutes les cellules d'atteindre simultanément les limites de tension supérieure et inférieure de charge et de décharge, augmentant ainsi la capacité utilisable de la batterie. Il existe deux scénarios de différences de SOC : le premier est lorsque les capacités des cellules sont les mêmes mais que les SOC sont différents ; l’autre est lorsque les capacités des cellules et les SOC sont tous deux différents.
Le premier scénario (à l’extrême gauche dans l’illustration ci-dessous) montre des cellules ayant la même capacité mais des SOC différents. La cellule avec le plus petit SOC atteint la limite de décharge en premier (en supposant 25 % de SOC comme limite inférieure), tandis que la cellule avec le plus grand SOC atteint la limite de charge en premier. Avec l'équilibrage, toutes les cellules maintiennent le même SOC pendant la charge et la décharge.
Le deuxième scénario (deuxième en partant de la gauche dans l’illustration ci-dessous) implique des cellules avec des capacités et des SOC différents. Ici, la cellule ayant la plus petite capacité se charge et se décharge en premier. Avec l'équilibrage, toutes les cellules maintiennent le même SOC pendant la charge et la décharge.
L’importance de l’équilibre
L'équilibrage est une fonction cruciale pour les cellules actuelles. Il existe deux types d'équilibrage :équilibrage actifetéquilibrage passif. L'équilibrage passif utilise des résistances pour la décharge, tandis que l'équilibrage actif implique le flux de charge entre les cellules. Il y a un certain débat sur ces termes, mais nous n'entrerons pas dans les détails. L’équilibrage passif est plus couramment utilisé dans la pratique, tandis que l’équilibrage actif est moins courant.
Décider du courant d’équilibrage pour le BMS
Pour l’équilibrage passif, comment déterminer le courant d’équilibrage ? Idéalement, il devrait être aussi grand que possible, mais des facteurs tels que le coût, la dissipation thermique et l'espace nécessitent un compromis.
Avant de choisir le courant d'équilibrage, il est important de comprendre si la différence SOC est due au scénario un ou au scénario deux. Dans de nombreux cas, cela se rapproche du scénario 1 : les cellules commencent avec une capacité et un SOC presque identiques, mais au fur et à mesure de leur utilisation, notamment en raison des différences d'autodécharge, le SOC de chaque cellule devient progressivement différent. Par conséquent, la capacité d’équilibrage devrait au moins éliminer l’impact des différences d’autodécharge.
Si toutes les cellules avaient une autodécharge identique, l'équilibrage ne serait pas nécessaire. Mais s'il y a une différence dans le courant d'autodécharge, des différences SOC apparaîtront et un équilibrage est nécessaire pour compenser cela. De plus, étant donné que le temps d’équilibrage quotidien moyen est limité alors que l’autodécharge se poursuit quotidiennement, le facteur temps doit également être pris en compte.
Heure de publication : 05 juillet 2024
