Battery Pack Management: Müssen Sie während der Entladung balancieren?

Ich untersuche das Fehlererkennungs- und Überwachungssubsystem unserer Batterien für unbemannte Fahrzeuge (in der Luft und am Boden). Wir verwenden LiPo-Akkupacks in verschiedenen Konfigurationen, die mit Cell-Balancing-Ladegeräten geladen werden. Nur ordnungsgemäß geladene und ausbalancierte Akkupacks werden in Betrieb genommen. Während des Betriebs wird nur die gesamte Packspannung überwacht.

Ich dachte mir, dass die Überwachung der einzelnen Zellenspannungen und -temperaturen uns dabei helfen wird, die Verschlechterung der Batterie frühzeitig zu erkennen, um katastrophale Verluste während des Fluges zu vermeiden.

Ich frage mich, ob ein Zellausgleich während des Entladens etwas nützen würde oder im Grunde nur Energie verschwenden würde, ohne dass sich dies auf die Batteriegesundheit oder -zuverlässigkeit auswirkt.

Bearbeiten: Wir bauen unsere Batterien selbst aus einfachen ungeschützten Zellen. Soweit ich weiß, werden die Zellen nicht speziell angepasst. Allerdings verwenden wir in der Regel nur für eine Batterie Zellen einer Charge.

Antworten (3)

Da die Ladeeffizienz der Batterie und der Steuerschaltung nicht 100 % beträgt, verschwenden Sie am Ende nur Energie und erhöhen die Kosten für minimale Renditen. Solange Ihre Batterien die gleichen Spezifikationen haben und vor der Verwendung richtig ausbalanciert sind, ist das Risiko, dass eine Batterie vor der anderen während der Entladung beschädigt wird, ziemlich gering. Es ist viel wahrscheinlicher, dass Sie eine unausgeglichene Zelle während des Aufladens beschädigen.

Im Allgemeinen ist es keine gute Praxis, Lithium-Ionen- und Polymerbatterien vollständig zu entladen, da dies zu einer kürzeren Batterielebensdauer führt. Unter der Annahme, dass Sie Ihre Batterien nur bis zu einer Entladetiefe von 50-80 % (DoD) betreiben, ist das Risiko, eine unausgeglichene Batterie zu beschädigen, vernachlässigbar.

Um die Qualität Ihrer Packs sicherzustellen, würde ich empfehlen, sie einem 80%-Entladungstest zu unterziehen, sobald sie fertig sind. Messen Sie die Spannung an diesem DoD, um eine Basislinie festzulegen. Alles, was unter dem normalen Durchschnitt liegt, hat ein Problem.

+1 für den Testvorschlag mit 80 % Entladung.

Während der Entladung nicht balancieren. Es würde nur Energie verschwenden und mehr schaden als nützen.

Ich habe meine eigene Frage beantwortet, wie das Ausbalancieren funktioniert , und vielleicht würde es Ihnen auch helfen.

+1 für Link zum Beispielkapitel eines Buches des Autors - Battery Power Management for Portable Devices (Artech House Power Engineering) .

Das Stromgesetz von Kirchhoff stellt sicher, dass alle Zellen in der Batterie bei aktiver Nutzung die gleiche Menge an Ladung verlieren. Solange die Zellen beim Zusammenbau des Packs aufeinander abgestimmt wurden, bedeutet dies, dass die Batterien während des Entladens im Wesentlichen so ausgeglichen bleiben wie am Ende des Ladevorgangs.

Gilt das wirklich für das nichtlineare Entladeverhalten von LiPo-Akkus?
@Arne: Das Ziel des Abgleichs von Zellen besteht darin, Zellen mit sehr ähnlichen Eigenschaften auszuwählen, einschließlich Entladungskurven.
OK, ich verstehe. Nehmen wir an, unsere Zellen sind dann nicht speziell aufeinander abgestimmt.
Wenn sie nicht übereinstimmen, könnten Sie während der Entladung eine oder mehrere Zellen beschädigen. Aus diesem Grund ist das Zusammenpassen der Zellen beim Zusammenbau einer Batterie so wichtig.
Denken Sie daran, dass die Kapazität gleichmäßig angepasster Zellen mit unterschiedlichen Raten abnehmen kann , was dazu führt, dass sich eine Zelle nach unzähligen Zyklen vor der anderen entlädt. Ich würde eine Niederspannungsabschaltung implementieren, bei der die Spannung pro Zelle überwacht wird, um dem entgegenzuwirken, wenn ich ein kommerzielles Produkt entwickeln würde. Ein Auswuchten während des Entladens ist meiner Meinung nach nicht erforderlich.
Das Kirchoffsche Gesetz gilt, aber da jede Zellenspannung unterschiedlich ist, verlieren sie unterschiedliche Ladungsmengen, wenn der Strom in beide Richtungen fließt. Ich bin mir also nicht sicher, ob ich zustimme, dass sie "durch aktive Nutzung die gleiche Menge an Ladung verlieren", wie Sie sagen.