Baterijos nuoseklumo svarba

Energijos kaupimo baterijų nenuoseklumas daugiausia reiškia parametrų, tokių kaip akumuliatoriaus talpa, vidinė varža ir temperatūra, nenuoseklumą. Mūsų kasdienė patirtis yra tokia, kad sujungus dvi sausas baterijas teigiama ir neigiama kryptimis, žibintuvėlis užsidegs, o mes neatsižvelgiame į nuoseklumą. Tačiau kai baterijos plačiai naudojamos energijos kaupimo sistemose, padėtis nėra tokia paprasta. Kai nuosekliai ir lygiagrečiai naudojami nenuoseklūs akumuliatoriai, gali kilti šios problemos:

1. Turimų pajėgumų praradimas

Energijos kaupimo sistemoje baterijų elementai (ty akumuliatoriaus elementai) yra sujungti nuosekliai, kad susidarytų akumuliatorių blokas, o akumuliatorių blokai nuosekliai sujungiami, kad susidarytų baterijų grupė. Keli baterijų klasteriai yra tiesiogiai prijungti lygiagrečiai prie tos pačios nuolatinės srovės magistralės. Galimos talpos praradimo dėl elementų nenuoseklumo priežastys yra serijų nenuoseklumas ir lygiagretus nenuoseklumas.

(1) Akumuliatoriaus serijos nenuoseklumas:

Dėl neatitikimų, pvz., pačių akumuliatoriaus elementų skirtumų ir baterijų blokų temperatūrų skirtumų, kiekvieno baterijos bloko SOC (likusi galia) skirsis. Kol vienas akumuliatorių blokas bus pilnas / tuščias, visi klasteryje esantys akumuliatorių blokai nustos įkrauti ir išsikrauti.

1 pav. Akumuliatoriaus nenuoseklumas sukelia serijos talpos neatitikimą

(2) Akumuliatoriaus klasterio lygiagrečiojo ryšio nenuoseklumas:

Po to, kai akumuliatorių blokai yra tiesiogiai prijungti lygiagrečiai, kad būtų sudarytos baterijų grupės, kiekvienos baterijų grupės įtampa yra priversta subalansuoti. Kai akumuliatorių grupė, kurios vidinė varža yra mažesnė, visiškai įkraunama arba išsikrauna, kitos akumuliatorių grupės turi nustoti krauti ir išsikrauti, todėl akumuliatorių grupės nebus visiškai įkraunamos arba visiškai išsikraunamos.

2 pav. Srovės skirtumas lygiagrečiai iškraunant keletą akumuliatorių grupių

Be to, dėl mažos akumuliatoriaus vidinės varžos, net jei dėl neatitikimo tarp kiekvieno klasterio įtampos skirtumas yra tik keli voltai, netolygi srovė tarp klasterių bus labai didelė. Kaip matyti iš elektrinės išmatuotų duomenų lentelėje žemiau, įkrovimo srovės skirtumas siekia 75A (nukrypimas yra 42%, lyginant su teorine vidutine verte). Dėl nukrypimo srovės kai kuriose baterijų grupėse bus per didelis įkrovimas ir iškrovimas. Tai labai paveikia įkrovimo ir iškrovimo efektyvumą, akumuliatoriaus veikimo laiką ir netgi sukelia rimtų saugumo nelaimingų atsitikimų.

1 lentelė Elektrinės išmatuoti duomenys

2. Sutrumpintas energijos kaupimo sistemos veikimo laikas

Temperatūra yra svarbiausias veiksnys, turintis įtakos energijos kaupimo trukmei. Kai energijos kaupimo sistemos vidinė temperatūra pakils 15 laipsnių, energijos saugyklos tarnavimo laikas sutrumpės daugiau nei per pusę. Ličio jonų akumuliatoriai įkrovimo ir iškrovimo metu išskiria daug šilumos. Dėl nenuoseklaus pavienių elementų vidinio pasipriešinimo, temperatūros pasiskirstymas energijos kaupimo sistemoje bus netolygus, padidės baterijos senėjimo ir silpnėjimo greitis, o galiausiai sutrumpės energijos kaupimo sistemos tarnavimo laikas.

Matyti, kad akumuliatoriaus temperatūros nenuoseklumas energijos kaupimo sistemoje yra svarbus veiksnys, turintis įtakos energijos kaupimo sistemos veikimui. Tai sumažins turimą energijos kaupimo sistemos talpą, sutrumpins energijos kaupimo sistemos ciklo trukmę ir netgi sukels pavojų saugai.

Kaip susidoroti su energijos kaupimo baterijų nenuoseklumu?

Akumuliatoriaus elementų nenuoseklumas susidaro gamybos proceso metu ir gilėja naudojimo metu. Kuo silpnesni to paties akumuliatoriaus baterijos elementai, tuo jie silpnesni ir silpnesni. Tačiau, nors nėra visiškai nuoseklių baterijų elementų, galima integruoti skaitmenines technologijas, galios elektronikos technologiją ir energijos kaupimo technologiją bei naudoti galios elektronikos technologijos valdomumą, kad būtų sumažintas ličio baterijos nenuoseklumo poveikis. Reaguodami į problemas, kylančias dėl ankstesniame straipsnyje analizuoto neatitikimo, kai kurie gamintojai rinkoje pristatė stygines energijos kaupimo sistemas, kurios pasižymi rafinuoto energijos valdymo ir paskirstytos temperatūros kontrolės savybėmis ir gali būti naudojamos simptomams gydyti:

(1) Patobulintas valdymas, siekiant padidinti turimus pajėgumus

Palyginti su tradiciniais asmeniniais kompiuteriais, kurie valdo daugiau nei 1,000–2,000 elementus, styginių energijos kaupimo sistema pagerina ląstelių valdymo tikslumą iki daugiau nei 10 kartų, o tai yra maždaug 100 kartų didesnis. Atsižvelgiant į serijų neatitikimą tarp baterijų blokų, optimizatorius sukurtas taip, kad būtų galima valdyti atskirą kiekvieno akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo valdymą. Kai akumuliatorius pasiekia nustatytą slenkstį, baterijų blokas apeinamas, o kiti akumuliatorių blokai gali toliau krautis ir išsikrauti, nepaveikdami vienas kito, taip maksimaliai išnaudodami akumuliatoriaus talpą.

Tuo pačiu metu kiekvienoje baterijų grupėje yra išmanusis klasterio valdiklis, kad būtų išvengta akumuliatoriaus nenuoseklumo, kurį sukelia tiesioginis lygiagretusis ryšys, todėl kiekvienos grupės įkrovimo ir iškrovimo srovę būtų galima tiksliai valdyti su mažesne nei 1% paklaida. . Taip išvengiama klasterių neatitikimo ir iš tikrųjų realizuojamas nepriklausomas įkrovimo ir iškrovimo valdymas tarp baterijų grupių, pašalinama cirkuliacija ir dar labiau pagerinamas sistemos pajėgumas ir saugumas.

(2) Paskirstyta temperatūros kontrolė, siekiant pailginti energijos kaupimo sistemos tarnavimo laiką

Tradiciniuose energijos kaupimo konteineriuose įrengti 1-2 centralizuoti oro kondicionieriai, o šilumai išsklaidyti naudojami išilginiai oro kanalai. Ortakio ilgis yra apie 6–12 metrų. Dėl ilgo šilumos išsklaidymo kanalo negalima garantuoti kiekvieno akumuliatoriaus ir baterijų bloko temperatūros pastovumo.

3 pav. Tradicinė centralizuoto šilumos išsklaidymo struktūra

Styginių energijos kaupimas naudoja klasterio lygio paskirstytą šilumos išsklaidymą, vietoj centralizuoto oro kondicionavimo naudoja paskirstytą oro kondicionavimą. Kiekviena baterijų grupė gali savarankiškai ir tolygiai išsklaidyti šilumą, o ortakio ilgis yra mažesnis nei 1 metras, o tai labai pagerina šilumos išsklaidymo efektyvumą ir išvengia temperatūros skirtumo, kurį sukelia fizinė vieta. Tuo pačiu metu akumuliatoriaus paketas sumaniai naudoja medžio formos bioninį patentuotą šilumos išsklaidymo kanalą, kad sureguliuotų kiekvieno baterijos elemento kanalo ilgį ir atstumą, kad kiekvieno baterijos elemento aušinimo kiekis būtų kuo nuoseklesnis ir sumažintų temperatūrą. kiekvieno baterijos elemento paviršiaus nenuoseklumas.

4 pav. Paskirstytos šilumos sklaidos struktūros diagrama

Akumuliatoriaus nenuoseklumas yra pagrindinė daugelio dabartinių energijos kaupimo sistemų problemų priežastis. Tačiau dėl cheminių akumuliatorių savybių ir naudojimo aplinkos įtakos akumuliatoriaus nenuoseklumą sunku pašalinti. Styginių energijos kaupimo sistema labai susilpnina sistemos reikalavimus akumuliatoriaus pastovumui dėl galios elektronikos ir skaitmeninių technologijų valdomumo, o tai gali labai padidinti turimą energijos kaupimo sistemos talpą ir pagerinti sistemos saugą.