Das Batteriesystem ist das Herzstück des gesamten Energiespeichersystems, das aus Hunderten oder Tausenden von Einzelzellen besteht, die in Reihe und parallel geschaltet sind. Batterieinkonsistenz bezieht sich hauptsächlich auf die Inkonsistenz von Parametern wie Batteriekapazität, Innenwiderstand und Temperatur. Wenn inkonsistente Batterien in Reihe und parallel verwendet werden, treten die folgenden Probleme auf:

1) Verlust von verfügbarer Kapazität

Im Energiespeicher werden einzelne Zellen in Reihe und parallel zu einer Batteriebox geschaltet, Batteriekästen in Reihe und parallel zu einem Batteriecluster. Mehrere Batteriecluster werden direkt parallel an dieselbe DC-Sammelschiene angeschlossen. Zu den Gründen für den Verlust der verfügbaren Kapazität durch Batterieinkonsistenz gehören eine inkonsistente Reihenschaltung und eine inkonsistente Parallelschaltung.

· Verlust von Inkonsistenzen in der Batterieserie

Nach dem Barrel-Prinzip hängt die Serienkapazität des Batteriesystems von der Einzelzelle mit der kleinsten Kapazität ab. Aufgrund von Inkonsistenzen wie Unterschieden in den einzelnen Zellen selbst und Temperaturunterschieden ist die verfügbare Kapazität jeder einzelnen Zelle unterschiedlich. Zellen mit geringer Kapazität werden beim Laden zuerst befüllt und beim Entladen zuerst leer, was die Ladekapazität anderer Einzelzellen im Batteriesystem einschränkt. Die Entladekapazität führt dazu, dass die verfügbare Kapazität des Batteriesystems abnimmt. Ohne ein effektives Balancing-Management nimmt mit zunehmender Betriebszeit die Dämpfung und Differenzierung der Einzelzellenkapazität zu, was die Abnahme der verfügbaren Kapazität des Batteriesystems weiter beschleunigt.

· Inkonsistenzverlust der Parallelschaltung des Batterie-Clusters

Wenn Batteriecluster direkt parallel geschaltet werden, kommt es nach dem Laden und Entladen zu einem Zirkulationsphänomen. Die Spannungen jedes Batterieclusters müssen zwangsläufig ausgeglichen werden. Wenn das Batteriecluster mit kleinerem Innenwiderstand vollständig geladen oder entladen ist, müssen andere Batteriecluster das Laden und Entladen stoppen, was zu einer Ladung zwischen den Akkus führt. Unzufriedenheit und Unfähigkeit, die Batterie zu entladen, führen zu einem Verlust der Batteriekapazität und einem Temperaturanstieg, beschleunigen den Batterieverfall und verringern die verfügbare Kapazität des Batteriesystems. Darüber hinaus ist der ungleichmäßige Stromfluss zwischen den Clustern aufgrund des geringen Innenwiderstands der Batterie sehr groß, selbst wenn die Spannungsdifferenz zwischen den Clustern aufgrund von Inkonsistenz nur wenige Volt beträgt. Wie in den gemessenen Daten eines Kraftwerks in der folgenden Tabelle gezeigt, erreicht die Differenz des Ladestroms 75 A (die Abweichung erreicht 42 % gegenüber dem theoretischen Durchschnittswert), und der Abweichungsstrom führt in einigen Batterieclustern zu Überladung und Tiefentladung; Dies wirkt sich stark auf die Lade- und Entladeeffizienz und die Akkulaufzeit aus und führt sogar zu schweren Sicherheitsunfällen.

2) Temperaturinkonsistenz führt zu einer beschleunigten Differenzierung einzelner Zellen und einer verkürzten Lebensdauer

Die Temperatur ist der kritischste Faktor, der die Lebensdauer von Energiespeichern beeinflusst. Steigt die Innentemperatur des Energiespeichers um 15 °C, verkürzt sich die Lebensdauer des Systems um mehr als die Hälfte. Lithiumbatterien erzeugen während des Lade- und Entladevorgangs viel Wärme. Übermäßige Temperaturunterschiede in einzelnen Zellen führen zu einem weiteren Anstieg des Innenwiderstands, der Kapazität usw., was zu einer beschleunigten Differenzierung der einzelnen Zellen führt, die Lebensdauer des Batteriesystems verkürzt und sogar Sicherheitsrisiken verursacht.

Wie gehe ich mit Inkonsistenzen bei Energiespeicherbatterien um?

Batterieinkonsistenz ist die Hauptursache für viele Probleme in aktuellen Energiespeichersystemen. Obwohl Batterieinkonsistenz aufgrund der chemischen Eigenschaften der Batterie und des Einflusses der Anwendungsumgebung schwer zu beseitigen ist, ist es möglich, digitale Technologie, Leistungselektroniktechnologie und Energiespeichertechnologie zu integrieren und die Steuerbarkeit der Leistungselektroniktechnologie zu nutzen, um die Auswirkungen von Inkonsistenzen der Lithiumbatterie zu minimieren, was die verfügbare Kapazität des Energiespeichersystems erheblich erhöhen und die Systemsicherheit verbessern kann.

1) Die aktive Ausgleichstechnologie von Eitai überwacht die Spannung und Temperatur jeder einzelnen Zelle in Echtzeit, um das Inkonsistenzproblem der Batteriereihenschaltung zu beseitigen und die verfügbare Kapazität des Energiespeichersystems während seines gesamten Lebenszyklus um mehr als 20 % zu erhöhen.

2) Bei der elektrischen Auslegung des Eitai-Energiespeichersystems wird jedes Batteriecluster einzeln für das Laden und Entladen verwaltet, und die Batteriecluster sind nicht parallel geschaltet, wodurch das durch die DC-Parallelschaltung verursachte Zirkulationsproblem vermieden und die verfügbare Kapazität des Systems effektiv verbessert wird.

3) Genaue Temperaturregelung, um die Lebensdauer des Energiespeichersystems zu verlängern

Die Temperatur jeder einzelnen Zelle wird erfasst und in Echtzeit überwacht. Durch eine dreistufige CFD-Wärmesimulation und eine große Menge an experimentellen Daten wird das thermische Design des Batteriesystems so optimiert, dass der maximale Temperaturunterschied der einzelnen Zellen im Batteriesystem weniger als 5 °C beträgt, wodurch das Problem der Einzelzelldifferenzierung gelöst wird, das durch inkonsistente Temperaturen verursacht wird.