Isu Ketidakkonsistenan Dan Penyelesaian untuk Bateri Penyimpanan Tenaga

Sistem bateri ialah teras kepada keseluruhan sistem storan tenaga, yang terdiri daripada ratusan atau ribuan sel tunggal yang disambungkan secara bersiri dan selari. Ketidakkonsistenan bateri terutamanya merujuk kepada ketidakkonsistenan parameter seperti kapasiti bateri, rintangan dalaman dan suhu. Apabila bateri yang tidak konsisten digunakan secara bersiri dan selari, masalah berikut akan berlaku:

1) Kehilangan kapasiti yang ada

Dalam sistem storan tenaga, sel tunggal disambung secara bersiri dan selari untuk membentuk kotak bateri, dan kotak bateri disambung secara bersiri dan selari untuk membentuk gugusan bateri. Kelompok bateri berbilang disambungkan secara terus selari dengan bar bas DC yang sama. Sebab kehilangan kapasiti yang tersedia disebabkan oleh ketidakkonsistenan bateri termasuk sambungan siri yang tidak konsisten dan sambungan selari yang tidak konsisten.

· Kehilangan ketidakkonsistenan siri bateri

Mengikut prinsip tong, kapasiti siri sistem bateri bergantung pada sel tunggal dengan kapasiti terkecil. Disebabkan ketidakkonsistenan seperti perbezaan dalam sel individu itu sendiri dan perbezaan suhu, kapasiti yang tersedia bagi setiap sel individu adalah berbeza. Sel-sel dengan kapasiti kecil diisi dahulu apabila mengecas dan mengosongkan dahulu apabila menyahcas, yang menyekat kapasiti pengecasan sel individu lain dalam sistem bateri. Kapasiti nyahcas menyebabkan kapasiti yang tersedia bagi sistem bateri berkurangan. Tanpa pengurusan pengimbangan yang berkesan, apabila masa operasi meningkat, pengecilan dan pembezaan kapasiti sel tunggal akan meningkat, seterusnya mempercepatkan penurunan kapasiti tersedia sistem bateri.

· Kehilangan ketidakkonsistenan sambungan selari gugusan bateri

Apabila gugusan bateri disambungkan secara terus secara selari, fenomena peredaran akan berlaku selepas pengecasan dan nyahcas. Voltan setiap kluster bateri terpaksa diseimbangkan. Apabila kluster bateri dengan rintangan dalaman yang lebih kecil dicas atau dinyahcas sepenuhnya, kluster bateri lain mesti berhenti mengecas dan menyahcas, menyebabkan pengecasan kluster antara bateri. Ketidakpuasan hati dan ketidakupayaan untuk menyahcas bateri akan menyebabkan kehilangan kapasiti bateri dan kenaikan suhu, mempercepatkan pereputan bateri, dan mengurangkan kapasiti sistem bateri yang tersedia. Di samping itu, disebabkan oleh rintangan dalaman bateri yang kecil, walaupun perbezaan voltan antara kelompok disebabkan ketidakkonsistenan hanya beberapa volt, aliran arus yang tidak sekata antara kelompok akan menjadi sangat besar. Seperti yang ditunjukkan dalam data terukur stesen janakuasa dalam jadual di bawah, perbezaan dalam arus pengecasan mencapai 75A ( Sisihan mencapai 42% berbanding dengan nilai purata teori), dan arus sisihan akan menyebabkan cas berlebihan dan pelepasan berlebihan dalam beberapa kelompok bateri; ia akan menjejaskan kecekapan pengecasan dan pelepasan, hayat bateri, malah membawa kepada kemalangan keselamatan yang serius.

2) Ketidakkonsistenan suhu menyebabkan pembezaan sel tunggal yang dipercepatkan dan jangka hayat yang dipendekkan

Suhu adalah faktor paling kritikal yang mempengaruhi hayat simpanan tenaga. Apabila suhu dalaman sistem storan tenaga meningkat sebanyak 15°C, hayat sistem akan dipendekkan lebih daripada separuh. Bateri litium menjana banyak haba semasa proses pengecasan dan nyahcas. Perbezaan suhu yang berlebihan dalam sel tunggal akan menyebabkan peningkatan lagi dalam rintangan dalaman, kapasiti, dsb., yang membawa kepada pembezaan sel tunggal yang dipercepatkan, memendekkan hayat kitaran sistem bateri, malah menyebabkan bahaya keselamatan.

Bagaimana untuk menangani ketidakkonsistenan bateri simpanan tenaga?

Ketidakkonsistenan bateri adalah punca kepada banyak masalah dalam sistem penyimpanan tenaga semasa. Walaupun ketidakkonsistenan bateri sukar untuk dihapuskan disebabkan oleh ciri kimia bateri dan pengaruh persekitaran aplikasi, adalah mungkin untuk mengintegrasikan teknologi digital, teknologi elektronik kuasa dan teknologi storan tenaga, dan menggunakan kebolehkawalan teknologi elektronik kuasa untuk meminimumkan kesan ketidakkonsistenan bateri litium, yang boleh meningkatkan kapasiti tersedia sistem storan tenaga dan meningkatkan keselamatan sistem.

1) Teknologi penyamaan aktif Eitai memantau voltan dan suhu setiap sel tunggal dalam masa nyata untuk menghapuskan masalah ketidakkonsistenan sambungan siri bateri dan meningkatkan kapasiti tersedia sistem storan tenaga sebanyak lebih daripada 20% sepanjang kitaran hayatnya.

2) Dalam reka bentuk elektrik sistem storan tenaga Eitai, setiap kluster bateri diuruskan secara individu untuk mengecas dan menyahcas, dan kluster bateri tidak disambung secara selari, yang mengelakkan masalah peredaran yang disebabkan oleh sambungan selari DC dan meningkatkan kapasiti sistem yang tersedia dengan berkesan.

3) Kawalan suhu yang tepat untuk memanjangkan hayat sistem penyimpanan tenaga

Suhu setiap sel tunggal dikumpul dan dipantau dalam masa nyata.Melalui simulasi terma CFD tiga peringkat dan sejumlah besar data eksperimen, reka bentuk terma sistem bateri dioptimumkan untuk menjadikan perbezaan suhu maksimum sel tunggal dalam sistem bateri kurang daripada 5°C, menyelesaikan masalah pembezaan sel tunggal yang disebabkan oleh suhu yang tidak konsisten.