نظام البطارية هو جوهر نظام تخزين الطاقة بأكمله ، والذي يتكون من مئات أو آلاف الخلايا المفردة المتصلة في سلسلة وبالتوازي. يشير عدم تناسق البطارية بشكل أساسي إلى عدم تناسق المعلمات مثل سعة البطارية والمقاومة الداخلية ودرجة الحرارة. عند استخدام البطاريات غير المتناسقة بشكل متسلسل ومتوازي ، ستحدث المشكلات التالية:

1) فقدان السعة المتاحة

في نظام تخزين الطاقة ، يتم توصيل الخلايا المفردة في سلسلة ومتوازية لتشكيل صندوق بطارية ، ويتم توصيل صناديق البطاريات في سلسلة ومتوازية لتشكيل مجموعة بطاريات. يتم توصيل مجموعات البطاريات المتعددة مباشرة بالتوازي مع نفس قضيب التيار المستمر. تشمل أسباب فقدان السعة المتاحة بسبب عدم تناسق البطارية اتصال السلسلة غير المتسق والاتصال المتوازي غير المتسق.

· فقدان عدم تناسق سلسلة البطارية

وفقا لمبدأ البرميل ، تعتمد سعة سلسلة نظام البطارية على الخلية المفردة بأصغر سعة. بسبب التناقضات مثل الاختلافات في الخلايا الفردية نفسها والاختلافات في درجات الحرارة ، تختلف السعة المتاحة لكل خلية على حدة. يتم ملء الخلايا ذات السعة الصغيرة أولا عند الشحن وإفراغها أولا عند التفريغ ، مما يحد من قدرة الشحن للخلايا الفردية الأخرى في نظام البطارية. تؤدي سعة التفريغ إلى انخفاض السعة المتاحة لنظام البطارية. بدون إدارة موازنة فعالة ، مع زيادة وقت التشغيل ، سيزداد توهين وتمايز سعة الخلية المفردة ، مما يؤدي إلى تسريع الانخفاض في السعة المتاحة لنظام البطارية.

· فقدان عدم تناسق الاتصال المتوازي لمجموعة البطارية

عندما يتم توصيل مجموعات البطاريات مباشرة بالتوازي ، ستحدث ظاهرة دوران بعد الشحن والتفريغ. يتم إجبار الفولتية لكل مجموعة بطارية على أن تكون متوازنة. عندما تكون مجموعة البطارية ذات المقاومة الداخلية الأصغر مشحونة أو مفرغة بالكامل ، يجب أن تتوقف مجموعات البطاريات الأخرى عن الشحن والتفريغ ، مما يتسبب في شحن مجموعة البطارية. سيؤدي عدم الرضا وعدم القدرة على تفريغ البطارية إلى فقدان سعة البطارية وارتفاع درجة الحرارة ، وتسريع تدهور البطارية ، وتقليل السعة المتاحة لنظام البطارية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا للمقاومة الداخلية الصغيرة للبطارية ، حتى لو كان فرق الجهد بين المجموعات بسبب عدم الاتساق بضعة فولت فقط ، فإن تدفق التيار غير المتكافئ بين المجموعات سيكون كبيرا جدا. كما هو موضح في البيانات المقاسة لمحطة توليد الكهرباء في الجدول أدناه ، يصل الفرق في تيار الشحن إلى 75 أمبير ( يصل الانحراف إلى 42٪ مقارنة بقيمة المتوسط النظري) ، وسيؤدي تيار الانحراف إلى الشحن الزائد والتفريغ الزائد في بعض مجموعات البطاريات ؛ سيؤثر بشكل كبير على كفاءة الشحن والتفريغ ، وعمر البطارية ، بل ويؤدي إلى حوادث سلامة خطيرة.

2) يؤدي عدم تناسق درجة الحرارة إلى تسريع تمايز الخلايا المفردة وتقصير العمر الافتراضي

درجة الحرارة هي العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على عمر تخزين الطاقة. عندما ترتفع درجة الحرارة الداخلية لنظام تخزين الطاقة بمقدار 15 درجة مئوية ، سيتم تقصير عمر النظام بأكثر من النصف. تولد بطاريات الليثيوم الكثير من الحرارة أثناء عملية الشحن والتفريغ. ستؤدي الاختلافات المفرطة في درجات الحرارة في الخلايا المفردة إلى مزيد من الزيادات في المقاومة الداخلية ، والسعة ، وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى تسريع التمايز للخلايا المفردة ، وتقصير دورة عمر نظام البطارية ، وحتى التسبب في مخاطر السلامة.

كيف تتعامل مع تناقضات بطارية تخزين الطاقة؟

عدم تناسق البطارية هو السبب الجذري للعديد من المشاكل في أنظمة تخزين الطاقة الحالية. على الرغم من صعوبة القضاء على عدم تناسق البطارية بسبب الخصائص الكيميائية للبطارية وتأثير بيئة التطبيق ، فمن الممكن دمج التكنولوجيا الرقمية وتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة وتكنولوجيا تخزين الطاقة ، واستخدام إمكانية التحكم في تقنية إلكترونيات الطاقة لتقليل تأثير عدم تناسق بطارية الليثيوم ، مما قد يزيد بشكل كبير من السعة المتاحة لنظام تخزين الطاقة ويحسن سلامة النظام.

1) تراقب تقنية المعادلة النشطة Eitai الجهد ودرجة الحرارة لكل خلية في الوقت الفعلي للتخلص من مشكلة عدم الاتساق في اتصال سلسلة البطاريات وزيادة السعة المتاحة لنظام تخزين الطاقة بأكثر من 20٪ طوال دورة حياتها.

2) في التصميم الكهربائي لنظام تخزين الطاقة Eitai ، تتم إدارة كل مجموعة بطاريات بشكل فردي للشحن والتفريغ ، ولا يتم توصيل مجموعات البطاريات بالتوازي ، مما يتجنب مشكلة الدوران الناجمة عن الاتصال المتوازي للتيار المستمر ويحسن بشكل فعال السعة المتاحة للنظام.

3) تحكم دقيق في درجة الحرارة لإطالة عمر نظام تخزين الطاقة

يتم جمع درجة حرارة كل خلية ومراقبتها في الوقت الفعلي. من خلال المحاكاة الحرارية لعقود الفروقات ثلاثية المستويات وكمية كبيرة من البيانات التجريبية ، تم تحسين التصميم الحراري لنظام البطارية لجعل الحد الأقصى لاختلاف درجة الحرارة للخلايا المفردة في نظام البطارية أقل من 5 درجات مئوية ، مما يحل مشكلة تمايز الخلية المفردة الناجمة عن درجة الحرارة غير المتسقة.