О доступной емкости параллельной группы литий-ионных аккумуляторных батарей
Another Title
On Accessible Capacity of Parallel Assembly of Lithium-Ion Batteries
Bibliographic entry
Добрего, К. В. О доступной емкости параллельной группы литий-ионных аккумуляторных батарей = On Accessible Capacity of Parallel Assembly of Lithium-Ion Batteries / К. В. Добрего, И. С. Друтько, А. С. Каледник // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. – 2026. – № 2. – С. 110-125.
Abstract
Аккумуляторная батарея (АКБ) представляет собой параллельно-последовательную сборку ячеек, фактическая емкость и изменения которой специфичны и определяются номинальными параметрами ячейки, структурой сборки и алгоритмами системы управления (BMS). В статье рассмотрена задача определения статистических закономерностей фактической емкости и ее динамики в процессе циклирования для батарейного модуля химической системы LiFePO4 со структурой 16s и параллельной пары таких модулей. Промоделирована работа соответствующих АКБ в зависимости от начального разброса заряженности составляющих ячеек, характеристик балансирования последних и других параметров. Обнаружен эффект срыва балансировки ячеек последовательной сборки при низком пороге напряжения начала балансировки, пояснена его природа. Проведено статистическое моделирование зарядно-разрядных циклов батарейных модулей, включенных параллельно. Найдены значения дисбаланса токов зарядки и разрядки параллельных модулей и дисперсия этого дисбаланса. Так, для рассмотренных типов ячеек имеются области значений степени заряженности (SOC), в которых токи зарядки и разрядки сравниваются независимо от начальной разбалансировки ячеек в модулях. Показаны общие тренды выхода на максимально доступную емкость таких систем при различных значениях начальной разбалансировки ячеек. Работа носит методический характер, показывает влияние статистического разброса параметров ячеек на эксплуатационные параметры батарей, прежде всего доступную рабочую емкость и величины рабочих токов зарядки и разрядки параллельных модулей. Количественные результаты могут быть использованы для лучшего понимания процессов балансировки и работы ячеек в последовательно-параллельных сборках, для оптимизации работы BMS, прогнозирования доступной емкости сборок литий-ионных ячеек.
Abstract in another language
A rechargeable battery (RB) is a parallel-sequential assembly of cells, the actual capacity and changes of which are specific and determined by the nominal parameters of the cell, the structure of the assembly and the algorithms of the control system (BMS). The article considers the problem of determining the statistical patterns of the actual capacity and its dynamics during cycling for a battery module of the LiFePO4 chemical system with a 16s structure and a parallel pair of such modules. The operation of the corresponding RBs is modeled depending on the initial load variation of the component cells, the balancing characteristics of the latter and other parameters. The effect of disrupting the balancing of sequential assembly cells at a low voltage threshold for the start of balancing has been discovered, and its nature has been explained. Statistical modeling of the charging and discharging cycles of battery modules connected in parallel has been carried out. The values of the imbalance of charging and discharging currents of parallel modules and the dispersion of this imbalance are found. Thus, for the considered cell types, there are areas of charge degree (SOC) values in which the charging and discharging currents are compared regardless of the initial imbalance of the cells in the modules. The general trends of reaching the maximum accessible capacity of such systems at different values of the initial cell imbalance are shown. The work is methodical in its nature, and it demonstrates the influence of the statistical variation of cell parameters on the operational parameters of batteries, primarily the accessible operating capacity and the values of the charging and discharging currents of parallel modules. The quantitative results can be used to better understand the processes of balancing and operation of cells in series-parallel assemblies, to optimize BMS operation, and to predict the accessible capacity of lithium-ion cell assemblies.
View/
Collections
- № 2[7]