Зарядная литий-ионная гирлянда с элементами разной емкости

Я пытался понять, каков наихудший сценарий использования цепочки из 4 литий-ионных элементов (18650 элементов, номинальное напряжение 3,6 В) последовательно для формирования аккумуляторной батареи без балансировочной схемы, чтобы понять, когда это действительно необходимо, как долго как с односотовым монитором. Я знаю, что обычно используется BMS, но я думал, каковы условия, которые устанавливают порог от безопасной до небезопасной системы без BMS (для коррекции повышенного/пониженного напряжения и баланса). Во время этого процесса я действительно многому учусь, или, по крайней мере, я так думаю. Насколько я понял, есть несколько источников дисбаланса, например:

1. Дисбаланс SOC, связанный с производственным браком, приводящий к большому саморазряду и, следовательно, к дисбалансу; но может быть также связано с чем-либо еще, что приводит к изменению SOC в ячейках с одинаковым импедансом и емкостью. Этот вариант SOC кажется самым известным и наиболее задокументированным.
   • С чисто теоретической точки зрения, я думал, что при очень небольшой нагрузке на аккумулятор (например, несколько % в DOD), с некоторыми безопасными ограничениями и высококачественными элементами из одной партии, кажется, не большая проблема даже после многих сто (световых) циклов. Потому что я также читал, что этот дисбаланс может быть усилен глубоким DOD и большими токами.
2. Несоответствие импеданса: это наиболее вредно при использовании балансиров. Без балансировки проблема не такая уж и большая, если не учитывать защиту от пониженного/повышенного напряжения при разрядке/зарядке.

3. Разница в мощности (которая, в свою очередь, приводит к изменению SOC): это самая сложная информация, чтобы найти об этом открытую информацию. Единственная статья/статья, в которой напрямую рассматривается этот вопрос, принадлежит Евгению Барсукову , но и здесь просто оценивается, насколько сильно это влияет на чистое несоответствие SOC:

   Возможно, общая химическая емкость клеток, Q MAX , изначально была разной. Но даже если все элементы были разряжены на одинаковую величину из полностью заряженного состояния, их химическое состояние заряда будет разным. Действительно, если все 3 элемента разряжены на 100 мАч, но 3-й элемент имеет разную общую емкость (например: 2000 мАч вместо 2200 мАч), результирующие химические состояния заряда будут 95,4 и 95%. Это, в свою очередь, также вызовет различные OCV. Как видно, разница в Q MAX на 200 мАч вызывает разницу в SOC всего на 0,4%. Поскольку SOC коррелирует с напряжением, это указывает на то, что дисбаланс емкости вызывает меньшую разницу напряжения, чем дисбаланс заряда (причина 1).

   • Мне это не очень понятно, я думал, что несоответствие ёмкости, если аккумулятор использовать мало и поддерживать OCV максимум 4.0V, то он будет держать как самого сильного, так и более слабого в безопасных пределах. Другими словами, я думал об этом графике ниже, где используется обнаружение повышенного/пониженного напряжения: Теперь то, что я пишу, может показаться сложным, но я стараюсь быть ясным. Переводя это в систему безBMS и подумайте, что будет, если я уменьшу максимальный SOC 100% до максимального SOC 80% и с, например, легким DOD 10%. Но ТАКЖЕ отключайте заряд ТОЛЬКО тогда, когда STRING получает максимальное плавающее напряжение, связанное с SOC 80% (то есть немного меньше 4,2 В), при этом никогда не опускаясь ниже 70% SOC во время разряда. В этом случае правильно ли говорить, что допускается несоответствие емкости 20% (100%-80%)? Объясняя далее, что если элементы имеют одинаковый SOC, при разрядке данной энергии, взятой из общей упаковки, емкость самого слабого элемента будет на 20% ниже. С другой стороны, при зарядке мы можем оказаться в исходной ситуации, потому что мы возвращаем то же количество заряда, отключая заряд при том же уровне плавающего напряжения. Но если мы вместо этого заряжаем от средней емкости до их максимума в 80%, самый слабый (20% в этом примере) теперь достигнет 100% заряда. Таким образом, почему я могу предположить, что с этими границами разрешено 20% маржи в этих случаях использования. Итак, идеальная ситуация — подготовить аккумуляторы к 80% SOC и использовать их с этого момента.

Тогда гипотетический график будет похож на показанный, но теперь с одинаковым количеством энергии, извлекаемой из каждой ячейки, что не приведет к уменьшению отдаваемой мощности (которая составляет только 10% от аккумуляторной батареи). По сути, пусть взлеты и падения идут выше 80% и ниже 70%, но позволяют мне оставаться в пределах 0% и 100% . В этом случае, если предположение верно и согласно ответам, проблемы связаны с тем, как быстро суммируется дисбаланс во времени и циклах.