Inkonsistenzprobleme und Lösungen für Energiespeicherbatterien

Das Batteriesystem ist der Kern des gesamten Energiespeichersystems, das aus Hunderten oder Tausenden von Einzelzellen besteht, die in Serie und Parallel verbunden sind. Batterieunstimmigkeiten beziehen sich hauptsächlich auf Unstimmigkeiten von Parametern wie Batteriekapazität, Innerer Widerstand und Temperatur. Bei der Verwendung unstimmiger Batterien in Serie und Parallel treten folgende Probleme auf:

1) Verlust der nutzbaren Kapazität

Im Energiespeichersystem werden Einzelzellen in Serie und Parallel geschaltet, um eine Batteriebox zu bilden, und Batterieboxen werden in Serie und Parallel geschaltet, um einen Batteriecluster zu bilden. Mehrere Batteriecluster sind direkt parallel zur gleichen Gleichstromleiste angeschlossen. Die Ursachen für den Verlust der nutzbaren Kapazität aufgrund von Batterieunstimmigkeiten umfassen unstimmige Serienschaltungen und unstimmige Parallelschaltungen.

· Verlust durch ungleiche Serienschalung

Gemäß dem Fassprinzip hängt die Gesamtkapazität des Batteriesystems von der Zelle mit der geringsten Kapazität ab. Aufgrund von Ungleichmäßigkeit, wie Unterschiede in den einzelnen Zellen selbst und Temperaturunterschiede, ist die verfügbare Kapazität jeder einzelnen Zelle unterschiedlich. Zellen mit geringerer Kapazität füllen sich als Erste beim Laden und entladen sich als Erste beim Entladen, was die Ladekapazität anderer Einzelzellen im Batteriesystem einschränkt. Die Entladekapazität führt zu einer Verringerung der verfügbaren Kapazität des Batteriesystems. Ohne effektive Gleichstromverwaltung wird die Abschwächung und Differenzierung der Einzelzellkapazität mit zunehmender Betriebszeit steigen und weiterhin beschleunigen, dass die verfügbare Kapazität des Batteriesystems abnimmt.

· Ungleichmäßige Verluste bei der parallelen Verbindung des Batterieclusters

Wenn Batteriecluster direkt parallel verbunden sind, tritt nach Ladung und Entladung ein Zirkulationsphänomen auf. Die Spannungen jedes Batterieclusters werden gezwungen, sich auszugleichen. Wenn das Cluster mit dem geringeren internen Widerstand vollständig geladen oder entladen ist, müssen andere Cluster das Laden und Entladen stoppen, was zu inter-cluster Ladung führt. Unzufriedenheit und die Unfähigkeit, die Batterie zu entladen, verursachen Kapazitätsverluste und Temperaturanstieg, beschleunigen den Verfall der Batterie und verringern die verfügbare Kapazität des Batteriesystems. Darüber hinaus führt der geringe interne Widerstand der Batterien dazu, dass selbst bei nur wenigen Volt Spannungsdifferenz zwischen den Clustern aufgrund von Inkonsistenzen der ungleiche Stromfluss zwischen den Clustern sehr groß sein wird. Wie die im folgenden Tabelle dargestellten Messdaten eines Kraftwerks zeigen, beträgt die Differenz im Ladestrom 75A (die Abweichung beträgt 42% im Vergleich zum theoretischen Durchschnittswert), und diese Abweichungsströme führen zu Überladung und Überentladung in einigen Batterieclustern; dies beeinflusst erheblich die Lade- und Entladeeffizienz, die Lebensdauer der Batterie und kann sogar zu schwerwiegenden Sicherheitsunfällen führen.

2) Temperaturunterschiede verursachen eine beschleunigte Differenzierung von Einzelzellen und verkürzen die Lebensdauer.

Temperatur ist der wichtigste Faktor, der das Leben der Energiespeicherung beeinflusst. Wenn die innere Temperatur des Energiespeichersystems um 15°C ansteigt, wird die Systemlebensdauer mehr als halbiert. Lithiumbatterien erzeugen während des Lade- und Entladevorgangs viel Wärme. Überschüssige Temperaturunterschiede in den Einzelzellen führen zu weiteren Zunahmen des Innerwiderstands, der Kapazität usw., was zur beschleunigten Differenzierung der Einzelzellen führt, die Lebensdauer des Batteriesystems verkürzt und sogar Sicherheitsrisiken verursacht.

Wie behandelt man Inkonsistenzen bei Energiespeicherbatterien?

Die Unstimmigkeit der Batterien ist die Hauptursache vieler Probleme in den heutigen Energiespeichersystemen. Obwohl es aufgrund der chemischen Eigenschaften der Batterie und des Einflusses der Anwendungsumgebung schwierig ist, die Unstimmigkeiten vollständig zu beseitigen, ist es möglich, digitale Technologie, elektronische Leistungstechnik und Energiespeichertechnologie zu integrieren und die Steuerbarkeit der elektronischen Leistungstechnik zu nutzen, um den Einfluss der Unstimmigkeiten von Lithiumbatterien auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch kann die nutzbare Kapazität des Energiespeichersystems erheblich gesteigert und die System sicherheit verbessert werden.

1) Die aktive Ausgleichstechnologie von Eitai überwacht die Spannung und Temperatur jeder einzelnen Zelle in Echtzeit, um das Problem der Unstimmigkeit bei der Serienverbindung von Batterien zu eliminieren und die nutzbare Kapazität des Energiespeichersystems im gesamten Lebenszyklus um mehr als 20 % zu erhöhen.

2) Im elektrischen Design des Eitai-Energiespeichersystems wird jede Batteriegruppe einzeln für Lade- und Entladevorgänge verwaltet, und die Batteriecluster sind nicht parallel geschaltet. Dadurch wird das Zirkulationsproblem vermieden, das durch eine Gleichstrom-Parallelschaltung verursacht wird, und die verfügbare Kapazität des Systems wird effektiv verbessert.

3) Genauige Temperaturregelung zur Verlängerung der Lebensdauer des Energiespeichersystems

Die Temperatur jeder einzelnen Zelle wird in Echtzeit erfasst und überwacht. Durch dreistufige CFD-Wärmesimulation und eine große Menge an Versuchsdaten wird die thermische Gestaltung des Batteriesystems optimiert, um die maximale Temperaturschwankung der Einzelzellen im Batteriesystem auf weniger als 5°C zu reduzieren und das Problem der Unterschiede zwischen den Einzelzellen aufgrund ungleicher Temperaturen zu lösen.