Разброс ячеек по циклам: как вести записи и что показывает балансировка во времени

Введение

Что такое балансировка, какими бывают её топологии и какими токами она идёт — принадлежит понятию BMS. Пороги разброса, порядок оценки и правило «пакет ограничен худшей ячейкой» принадлежат тяговой батарее. Здесь не пересказывается ни то, ни другое.

Эта статья — о другом объекте: о серии поячеечных записей и о том, что она показывает. Вопрос не «что делает балансировка», а «что я увижу, если буду записывать разброс регулярно, и как отличить одно наблюдаемое поведение от другого».

Различие не академическое. Одно значение разброса, взятое в произвольный момент, — это число без направления: оно не говорит, идёт ли процесс, справляется ли он и становится ли хуже. Направление появляется только у ряда.

О статусе сведений. Факты принадлежат существующим понятиям и здесь только используются: топологии и токи балансировки, точность измерения ячейки, пределы по химии, различение дефекта ячейки и дефекта измерительной цепи — BMS; пороги разброса, порядок оценки по состояниям и различитель «под нагрузкой против постоянного» — тяговой батарее; механизмы старения и чтение SOH во времени — статье деградация тяговой батареи. Всё, что ниже сказано о составе записи, о сопоставимости условий, о том, как балансировка проявляется в серии, и о формах тренда, — обобщение практики наблюдения за высоковольтными батареями, а не измерение проекта. Числовых значений здесь нет намеренно: ни длительности балансировки, ни скорости схождения за цикл, ни порогов сверх тех, что принадлежат понятиям. Такие величины зависят от конструкции, химии и стратегии конкретного блока, измерений подобного рода у проекта нет. Текст не является допуском к работам с высоковольтной частью.

Почему одна запись ничего не решает

Разброс — величина, зависящая от состояния пакета в момент чтения. Одно и то же состояние батареи даёт разные числа при разном уровне заряда, разной температуре и разном времени, прошедшем после зарядки или поездки.

Отсюда следствие, определяющее всю статью: два значения, снятые в разных условиях, различаются по условиям, а не по состоянию батареи. Сравнение таких значений выглядит как тренд, но измеряет обстоятельства чтения.

  ЧТО ДАЁТ ОДНА ЗАПИСЬ
    положение: где разброс находится сейчас

  ЧЕГО ОНА НЕ ДАЁТ
    направление: растёт он, сокращается или стоит
    причину: процесс не идёт или не справляется
    основание: единичное превышение ещё не диагноз

Пороговые значения разброса и порядок оценки по состояниям принадлежат тяговой батарее: они отвечают на вопрос «много это или мало». Ряд отвечает на другой вопрос — «куда это движется», и без него порог применяется вслепую.

Та же логика уже применялась в проекте к другой постепенно меняющейся величине — сопротивлению изоляции, где тренд информативнее одиночного значения: см. измерение сопротивления изоляции. Совпадение не случайно: обе величины меняются медленно и обе читаются, а не вычисляются из симптома.

Что именно записывать

Запись — не число, а число вместе с условиями, при которых оно получено. Без второй части первая непригодна для сравнения.

  ВЕЛИЧИНЫ
    напряжения всех ячеек — если блок их отдаёт;
    иначе минимум, максимум и разброс
    температуры по зонам пакета
    уровень заряда на момент чтения

  УСЛОВИЯ, БЕЗ КОТОРЫХ ЗАПИСЬ НЕСРАВНИМА
    состояние пакета (см. следующий раздел)
    время, прошедшее после окончания заряда
    время, прошедшее после поездки
    температура окружающей среды
    способ последней зарядки: медленная или быстрая

Почему полный список ячеек лучше, чем один разброс. Разброс — это разность крайних значений, и он не говорит, какая ячейка крайняя. Если от записи к записи минимум даёт одна и та же ячейка, это уже не разброс, а адрес. Если крайние меняются местами, картина совсем другая. Одно число этого различия не хранит.

Почему нужны температуры. Разброс зависит от температуры, и запись без неё нельзя сравнить с записью, сделанной в другой сезон.

Минимально полезная запись — та, которую можно повторить через месяц в тех же условиях. Это и есть критерий достаточности: если по записи невозможно восстановить обстоятельства чтения, она не войдёт в ряд.

При каких состояниях снимать

Перечень состояний — заряженный пакет, разряженный пакет, пакет под нагрузкой — и порядок перехода между ними принадлежат тяговой батарее и здесь не пересказываются. Этот раздел добавляет к ним одно: дисциплину повторения.

Правило простое и всё держится на нём: одни и те же состояния, в одном и том же порядке, при каждом чтении. Ряд строится не из значений, а из пар «состояние — значение», и пара, снятая однажды, в ряд не встраивается.

  ОДИН СЕАНС    даёт срез: несколько состояний, один момент
  РЯД           даёт тренд: одни и те же состояния, много моментов

  Пропущенное состояние не «уменьшает точность» —
  оно разрывает ряд в этой точке

Практически это означает, что первое чтение не диагностирует ничего. Оно создаёт точку отсчёта, и его ценность проявляется только со вторым.

Как балансировка выглядит в записях

Обобщение практики, не измерение проекта. Ниже — наблюдаемые признаки, а не устройство процесса: устройство принадлежит BMS.

Балансировку нельзя увидеть напрямую — видно только её результат в ряду записей. И проявляется он не одинаково.

  ПАССИВНАЯ

    наблюдается преимущественно там, где ячейки
    подходят к верхнему пределу
    → разброс сокращается в поздней части заряда,
      а не на всём его протяжении
    → между циклами, на стоянке без заряда,
      изменений в записи обычно не видно

  АКТИВНАЯ

    эффект может проявляться и вдали от верха заряда
    → сокращение разброса заметно раньше и не привязано
      к завершающей части цикла

Что из этого следует для наблюдателя. Если записи снимаются только на среднем уровне заряда, пассивная балансировка в них почти не отражается — и её отсутствие в ряду будет принято за её бездействие. Это не свойство батареи, а свойство выбранных точек наблюдения.

Отсюда практическое требование к ряду: хотя бы одно из повторяемых состояний должно приходиться на завершение заряда. Иначе ряд систематически слеп к тому, ради чего он ведётся.

Три формы тренда

Ряд, набранный за несколько полных циклов, принимает одну из трёх форм. Это обобщение практики; перечень не заявляется исчерпывающим.

  СХОДЯЩИЙСЯ     после каждого полного цикла разброс
                 возвращается к прежнему малому значению
                 → процесс идёт и справляется

  НЕПОЛНО        разброс сокращается после цикла,
  СХОДЯЩИЙСЯ     но каждый раз к большему значению,
                 чем в прошлый раз
                 → процесс идёт, но отстаёт от расхождения

  РАСХОДЯЩИЙСЯ   разброс не сокращается после цикла
                 либо растёт от цикла к циклу
                 → процесс не идёт или не может
                   компенсировать различие

Важно, что различает формы. Не абсолютная величина разброса, а его поведение относительно полного цикла. Пакет с заметным разбросом, который после каждого цикла возвращается к исходному малому значению, ведёт себя иначе, чем пакет с меньшим разбросом, который после цикла не меняется вовсе, — и вторая картина тревожнее первой, хотя число в ней меньше.

Именно поэтому ряд снимается после полного цикла, а не в произвольный момент: форма видна только на фоне события, которое даёт процессу возможность сработать.

Не успевает, не может, не работает

Три формы тренда указывают на три разных положения дел, и различать их важнее, чем измерять разброс точнее.

Средняя строка — та, ради которой ведётся ряд. Она не видна ни в одном отдельном чтении: и «справляется», и «отстаёт» дают после цикла сокращение разброса. Отличаются они только тем, к какому значению это сокращение приводит раз за разом, а это свойство ряда, а не замера.

Нижняя строка напоминает о границе темы. Если поведение разброса зависит от тока, вопрос уже не о балансировке; ответ принадлежит тяговой батарее, и ряд здесь только указывает направление, в котором смотреть.

Ошибки ведения записей

Все перечисленные ошибки дают не шум, а ложную форму тренда — то есть выглядят как результат.

• Чтение сразу после быстрой зарядки. Пакет не пришёл в равновесие, разброс завышен и не отражает состояния. В ряд такая запись встраивается как всплеск.
• Чтение в момент, когда балансировка идёт. Процесс застигнут в середине, значение промежуточное. Повторение в тот же момент следующего цикла даёт совпадение, которое читается как стабильность.
• Сравнение записей, сделанных при разных температурах. Разница условий проявится как тренд, которого нет.
• Сравнение при разном уровне заряда. Та же ошибка по другой причине: разброс зависит от того, где на кривой заряда сделано чтение.
• Пропуск состояния. Ряд разрывается; две части ряда до и после пропуска нельзя соединять в одну линию.
• Хранение только разброса, без списка ячеек. Смена крайней ячейки становится невидимой, и две разные картины выглядят одинаково.

Общее правило, объединяющее список: запись, условия которой невозможно воспроизвести, не улучшает ряд, а портит его — она добавляет точку, про которую неизвестно, что она означает.

Когда серия становится основанием для проверки

Наблюдение переходит в диагностику не по величине, а по устойчивости картины.

  ОСНОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДАЁТ РЯД, В КОТОРОМ

    расхождение повторилось в нескольких
    последовательных циклах при сопоставимых условиях

    крайней стабильно оказывается одна и та же ячейка

    поведение изменилось скачком между двумя записями,
    снятыми в одинаковых условиях

Первый шаг после этого — не вскрытие, а проверка того, о чём говорит показание. Ячейка и её измерительная цепь — разные объекты, и различение принадлежит BMS; пропуск этого шага делает вывод о ячейке недоказанным.

Если дальше требуется физический доступ к высоковольтной части, он выполняется по процедуре, принадлежащей статье работа с высоковольтной системой. Само чтение данных доступа не требует.

Общий порядок «сначала то, что обесценивает остальное» принадлежит статье системный подход к диагностике электрики. Здесь он означает: сначала убедиться, что ряд собран из сопоставимых записей, и только потом обсуждать батарею.

О приборе. Поячеечные напряжения не входят в стандартный набор параметров OBD-II: нужен сканер, читающий марочные параметры конкретного производителя. Мультиметр в этой задаче неприменим не по классу, а по существу — величины не измеряются, а читаются из блока.

Чего эта статья не утверждает

• Факт: топологии и токи балансировки, точность измерения ячейки, пределы по химии, различение дефекта ячейки и дефекта измерительной цепи, пороги разброса, порядок оценки по состояниям, правило худшей ячейки. Всё это принадлежит перечисленным понятиям и здесь только используется по ссылке.
• Обобщение практики: состав записи, требования к сопоставимости, наблюдаемые признаки пассивной и активной балансировки и три формы тренда отражают практику наблюдения, а не измерение проекта.
• Не приводится ни одной величины: ни длительности балансировки, ни скорости схождения за цикл, ни числа циклов, достаточного для вывода, ни порогов разброса сверх тех, что принадлежат понятиям. Измерений такого рода у проекта нет.
• Не утверждается: что конкретный автомобиль применяет пассивную или активную балансировку, по какому расписанию она запускается и при каких условиях блок её включает. Стратегия задаётся изготовителем и версией программного обеспечения.
• Не утверждается: что три названные формы тренда исчерпывают возможные.
• Не утверждается: что блок конкретного автомобиля отдаёт поячеечные данные вообще — состав доступных параметров различается.
• Не утверждается, что прочтение этого текста даёт право выполнять работы с высоковольтной частью. Допуск определяется обучением и действующими правилами.