ปัญหาความไม่สม่ำเสมอและการแก้ไขสำหรับแบตเตอรี่เก็บพลังงาน

ระบบแบตเตอรี่เป็นแกนหลักของระบบเก็บพลังงานทั้งหมด ซึ่งประกอบด้วยเซลล์เดี่ยวหลายร้อยหรือหลายพันเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานกัน การไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่หมายถึงความแตกต่างของพารามิเตอร์ เช่น ความจุของแบตเตอรี่ ความต้านทานภายใน และอุณหภูมิ เมื่อใช้แบตเตอรี่ที่ไม่สม่ำเสมอในระบบอนุกรมและขนาน จะเกิดปัญหาดังนี้:

1) การสูญเสียความจุที่สามารถใช้งานได้

ในระบบเก็บพลังงาน เซลล์เดี่ยวจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานเพื่อสร้างกล่องแบตเตอรี่ และกล่องแบตเตอรี่จะเชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานเพื่อสร้างกลุ่มแบตเตอรี่ กลุ่มแบตเตอรี่หลายกลุ่มจะเชื่อมต่อโดยตรงแบบขนานกับบัส DC เดียวกัน สาเหตุของการสูญเสียความจุที่สามารถใช้งานได้เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่รวมถึงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมที่ไม่สม่ำเสมอและการเชื่อมต่อแบบขนานที่ไม่สม่ำเสมอ

· การสูญเสียจากการเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมที่ไม่สม่ำเสมอ

ตามหลักการของถังเก็บน้ำ ความจุรวมของระบบแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับเซลล์เดี่ยวที่มีความจุน้อยที่สุด เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอ เช่น ความแตกต่างในตัวเซลล์เองและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ความจุที่ใช้งานได้ของแต่ละเซลล์จึงแตกต่างกัน เซลล์ที่มีความจุน้อยจะเต็มก่อนเมื่อชาร์จและว่างเปล่าก่อนเมื่อปล่อยประจุ ส่งผลให้จำกัดความจุในการชาร์จของเซลล์อื่นๆ ในระบบแบตเตอรี่ และลดความจุในการปล่อยประจุทำให้ความจุที่ใช้งานได้ของระบบแบตเตอรี่ลดลง หากไม่มีการจัดการสมดุลที่มีประสิทธิภาพ เมื่อเวลาทำงานเพิ่มขึ้น การเสื่อมสภาพและความแตกต่างของความจุของเซลล์เดี่ยวจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเร่งการลดลงของความจุที่ใช้งานได้ของระบบแบตเตอรี่

· การสูญเสียความไม่สม่ำเสมอของกลุ่มแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อขนาน

เมื่อแบตเตอรี่กลุ่มถูกเชื่อมต่อโดยตรงแบบขนาน จะเกิดปรากฏการณ์การหมุนเวียนหลังจากการชาร์จและปล่อยประจุ แรงดันไฟฟ้าของแต่ละกลุ่มแบตเตอรี่จะถูกบังคับให้สมดุล เมื่อกลุ่มแบตเตอรี่ที่มีความต้านทานภายในต่ำกว่าได้รับการชาร์จหรือปล่อยประจุจนเต็มแล้ว กลุ่มแบตเตอรี่อื่นๆ จะต้องหยุดการชาร์จและการปล่อยประจุ ส่งผลให้เกิดการชาร์จระหว่างกลุ่มแบตเตอรี่ การไม่พอใจและการไม่สามารถปล่อยประจุของแบตเตอรี่จะทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วขึ้น และลดความจุที่ใช้งานได้ของระบบแบตเตอรี่ นอกจากนี้ เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่มีค่าน้อย หากมีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างกลุ่มแม้เพียงไม่กี่โวลต์เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอ กระแสไฟฟ้าที่ไหลระหว่างกลุ่มจะมีค่าสูงมาก เช่นเดียวกับข้อมูลการวัดจากสถานีพลังงานในตารางด้านล่าง ความแตกต่างของกระแสชาร์จถึง 75A (เบี่ยงเบนไป 42% เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยทางทฤษฎี) และกระแสเบี่ยงเบนจะทำให้เกิดการชาร์จเกินและการปล่อยประจุเกินในบางกลุ่มแบตเตอรี่ ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของการชาร์จและการปล่อยประจุ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และอาจนำไปสู่อุบัติเหตุร้ายแรงด้านความปลอดภัย

2) การไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิทำให้การแบ่งตัวของเซลล์เดี่ยวเร็วขึ้นและส่งผลให้ระยะเวลาการใช้งานสั้นลง

อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดซึ่งส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของการเก็บพลังงาน เมื่ออุณหภูมิภายในระบบการเก็บพลังงานเพิ่มขึ้น 15°C อายุการใช้งานของระบบจะสั้นลงมากกว่าครึ่ง เหล็กกล้าลิเธียมสร้างความร้อนจำนวนมากในระหว่างกระบวนการชาร์จและปล่อยประจุ หากมีความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากเกินไปในเซลล์เดี่ยว จะทำให้ความต้านทานภายในและความจุเพิ่มขึ้น ส่งผลให้การแบ่งตัวของเซลล์เดี่ยวเร็วขึ้น ส่งผลให้อายุการใช้งานแบบหมุนเวียนของระบบแบตเตอรี่สั้นลง และอาจก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยได้

วิธีแก้ไขปัญหาความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่สำรองพลังงาน?

ความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่เป็นสาเหตุหลักของปัญหามากมายในระบบเก็บพลังงานปัจจุบัน แม้ว่าความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่จะยากที่จะกำจัดเนื่องจากลักษณะทางเคมีของแบตเตอรี่และการ Influenced โดยสภาพแวดล้อมการใช้งาน แต่ก็สามารถผสานเทคโนโลยีดิจิทัล เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน และเทคโนโลยีการเก็บพลังงานเข้าด้วยกัน และใช้ความสามารถในการควบคุมของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์พลังงานเพื่อลดผลกระทบของความไม่สม่ำเสมอของลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ให้น้อยที่สุด ซึ่งสามารถเพิ่มความจุที่ใช้งานได้ของระบบเก็บพลังงานและปรับปรุงความปลอดภัยของระบบได้อย่างมาก

1) เทคโนโลยีการปรับสมดุลแบบแอคทีฟของ Eitai ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิของเซลล์เดี่ยวแต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ เพื่อกำจัดปัญหาความไม่สม่ำเสมอของการเชื่อมต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรม และเพิ่มความจุที่ใช้งานได้ของระบบเก็บพลังงานมากกว่า 20% ตลอดอายุการใช้งาน

2) ในการออกแบบทางไฟฟ้าของระบบเก็บพลังงาน Eitai แต่ละกลุ่มแบตเตอรี่จะถูกจัดการแยกกันสำหรับการชาร์จและปล่อยประจุ และกลุ่มแบตเตอรี่ไม่ได้เชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งหลีกเลี่ยงปัญหาการหมุนเวียนที่เกิดจาก การเชื่อมต่อแบบขนานของกระแสตรง และเพิ่มประสิทธิภาพของความจุที่ใช้งานได้ของระบบ

3) การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำเพื่อยืดอายุการใช้งานของระบบเก็บพลังงาน

อุณหภูมิของเซลล์เดี่ยวแต่ละเซลล์จะถูกเก็บรวบรวมและตรวจสอบแบบเรียลไทม์ โดยผ่านการจำลองทางความร้อน CFD สามระดับและการวิเคราะห์ข้อมูลทดลองจำนวนมาก เพื่อปรับปรุงการออกแบบความร้อนของระบบแบตเตอรี่ ทำให้อุณหภูมิสูงสุดแตกต่างกันน้อยกว่า 5°C ในระบบแบตเตอรี่ แก้ไขปัญหาการแตกต่างของเซลล์เดี่ยวที่เกิดจากความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิ