سیستم باتریهسته کل سیستم ذخیره انرژی است که از صدها سلول استوانه‌ای یاسلول‌های منشوریبه صورت سری و موازی. ناسازگاری باتری‌های ذخیره انرژی عمدتاً به ناسازگاری پارامترهایی مانند ظرفیت باتری، مقاومت داخلی و دما اشاره دارد. هنگامی که باتری‌هایی با ناسازگاری به صورت سری و موازی استفاده می‌شوند، مشکلات زیر رخ می‌دهد:

۱. از دست دادن ظرفیت موجود

در سیستم ذخیره انرژی، سلول‌های منفرد به صورت سری و موازی به هم متصل می‌شوند تا یک جعبه باتری تشکیل دهند، جعبه‌های باتری به صورت سری و موازی به هم متصل می‌شوند تا یک خوشه باتری تشکیل دهند و چندین خوشه باتری مستقیماً به صورت موازی به یک باسبار DC متصل می‌شوند. علل ناهماهنگی باتری که منجر به از دست رفتن ظرفیت قابل استفاده می‌شود شامل ناهماهنگی سری و ناهماهنگی موازی است.

• تلفات ناشی از ناهماهنگی سری باتری
طبق اصل بشکه، ظرفیت سری سیستم باتری به باتری منفرد با کمترین ظرفیت بستگی دارد. به دلیل ناهماهنگی خود باتری منفرد، اختلاف دما و سایر ناهماهنگی‌ها، ظرفیت قابل استفاده هر باتری منفرد متفاوت خواهد بود. باتری منفرد با ظرفیت کم هنگام شارژ کاملاً شارژ و هنگام دشارژ خالی می‌شود که این امر شارژ سایر باتری‌های منفرد در سیستم باتری را محدود می‌کند. ظرفیت دشارژ، منجر به کاهش ظرفیت موجود سیستم باتری می‌شود. بدون مدیریت متعادل مؤثر، با افزایش زمان کارکرد، تضعیف و افتراق ظرفیت باتری منفرد تشدید می‌شود و ظرفیت موجود سیستم باتری، روند کاهش را تسریع می‌کند.

• از دست دادن ناهماهنگی موازی خوشه باتری

وقتی خوشه‌های باتری مستقیماً به صورت موازی متصل می‌شوند، پس از شارژ و دشارژ، پدیده جریان گردشی رخ می‌دهد و ولتاژ هر خوشه باتری مجبور به تعادل می‌شود. عدم رضایت و دشارژ بی‌پایان باعث از دست رفتن ظرفیت باتری و افزایش دما، تسریع فرسودگی باتری و کاهش ظرفیت موجود سیستم باتری می‌شود.

علاوه بر این، به دلیل مقاومت داخلی کوچک باتری، حتی اگر اختلاف ولتاژ بین خوشه‌ها ناشی از ناهماهنگی تنها چند ولت باشد، جریان ناهموار بین خوشه‌ها زیاد خواهد بود. همانطور که در داده‌های اندازه‌گیری شده یک نیروگاه در جدول زیر نشان داده شده است، اختلاف جریان شارژ به 75 آمپر می‌رسد (در مقایسه با میانگین نظری، انحراف 42٪ است) و جریان انحرافی منجر به شارژ و دشارژ بیش از حد در برخی از خوشه‌های باتری می‌شود. این امر تأثیر زیادی بر راندمان شارژ و دشارژ، عمر باتری و حتی منجر به حوادث ایمنی جدی خواهد شد.

۲. تمایز تسریع‌شده و کاهش عمر سلول‌های منفرد ناشی از دمای ناپایدار

دما مهم‌ترین عامل مؤثر بر عمر سیستم ذخیره انرژی است. هنگامی که دمای داخلی سیستم ذخیره انرژی ۱۵ درجه سانتیگراد افزایش یابد، عمر سیستم بیش از نصف کاهش می‌یابد. باتری لیتیومی در طول فرآیند شارژ و دشارژ گرمای زیادی تولید می‌کند و اختلاف دمای باتری منفرد، ناهماهنگی مقاومت داخلی و ظرفیت را بیشتر می‌کند که منجر به تمایز سریع باتری منفرد، کوتاه شدن عمر چرخه سیستم باتری و حتی ایجاد خطرات ایمنی می‌شود.

چگونه با ناهماهنگی باتری های ذخیره انرژی مقابله کنیم؟

ناهماهنگی باتری ریشه بسیاری از مشکلات در سیستم‌های ذخیره انرژی فعلی است. اگرچه ریشه‌کن کردن ناهماهنگی باتری به دلیل ویژگی‌های شیمیایی باتری‌ها و تأثیر محیط کاربرد دشوار است، اما فناوری دیجیتال، فناوری الکترونیک قدرت و فناوری ذخیره‌سازی انرژی می‌توانند برای استفاده از برق ادغام شوند. قابلیت کنترل فناوری الکترونیکی، تأثیر ناهماهنگی باتری‌های لیتیومی را به حداقل می‌رساند که می‌تواند ظرفیت قابل استفاده سیستم‌های ذخیره انرژی را تا حد زیادی افزایش داده و ایمنی سیستم را بهبود بخشد.

• فناوری متعادل‌سازی فعال، ولتاژ و دمای هر باتری را به صورت بلادرنگ رصد می‌کند، ناهماهنگی اتصال سری باتری‌ها را تا حد امکان از بین می‌برد و ظرفیت موجود سیستم ذخیره انرژی را در کل چرخه عمر بیش از 20٪ افزایش می‌دهد.

• در طراحی الکتریکی سیستم ذخیره انرژی، مدیریت شارژ و دشارژ هر خوشه باتری به طور جداگانه انجام می‌شود و خوشه‌های باتری به صورت موازی متصل نیستند، که از مشکل گردش ناشی از اتصال موازی DC جلوگیری می‌کند و به طور موثر ظرفیت موجود سیستم را بهبود می‌بخشد.

• کنترل دقیق دما برای افزایش طول عمر سیستم ذخیره انرژی

دمای هر سلول منفرد جمع‌آوری و به صورت بلادرنگ پایش می‌شود. از طریق شبیه‌سازی حرارتی CFD سه سطحی و حجم زیادی از داده‌های تجربی، طراحی حرارتی سیستم باتری بهینه شده است، به طوری که حداکثر اختلاف دما بین سلول‌های منفرد سیستم باتری کمتر از 5 درجه سانتیگراد است و مشکل تمایز تک سلولی ناشی از ناهماهنگی دما حل می‌شود.

آیا می‌خواهید باتری لیتیومی سفارشی را مطابق با نیازهای ویژه تولید کنید، برای کسب اطلاعات بیشتر با تیم LIAO مشورت کنید.