العلاقة بين - تقنية معادل البطارية ذات الكفاءة العالية وبطاريات تخزين الطاقة المتتالية
يمكن لتقنية موازنة البطارية تحسين عمر خدمة حزمة البطارية وإطالة وقت خدمة حزمة البطارية. وهي مناسبة لـ - النيكل ذي السعة الكبيرة - هيدريد المعدن ، وبطاريات الرصاص 2 فولت - ، وبطاريات الليثيوم ، وحمض الرصاص - 6 فولت ، وحمض الرصاص 12 فولت - حزم البطاريات وحزم supercapacitor.
بطارية السلم والاختيار
تشير البطارية الثانوية إلى بطارية تم استخدامها ووصلت إلى عمرها الافتراضي التصميمي الأصلي ، وقد تمت استعادة سعتها بالكامل أو جزئيًا بطرق أخرى.
بشكل عام ، تبلغ السعة الفعالة للبطارية بعد 5 سنوات من الاستخدام حوالي 80 بالمائة. لقد دخل التدهور الطبيعي للبطارية في فترة مستقرة ، ويمكن استخدامها كبطارية ذات سعة صغيرة -. من خلال الاستخدام المتوازي لعدد معين من البطاريات ، يمكن زيادة السعة المتاحة عدة مرات ، والتي تلبي تمامًا احتياجات تخزين الطاقة والطاقة. ، والسبب في استخدام عدد كبير من البطاريات المتوازية لزيادة سعة البطارية هو نفسه.
بعد استخدام حزمة بطارية لمدة 5 سنوات ، يتم تقصير السعة القابلة للاستخدام وعمر البطارية بشكل كبير. عادة ما يستبدلها المستخدمون والتجار ككل. كما يعلم الجميع ، لا يلزم استبدال جميع البطاريات الموجودة في مجموعة البطاريات ، ولكن واحدة أو أكثر من البطاريات تتسبب في تدهور خطير في السعة. يؤثر على حزمة البطارية بأكملها. في حالة وجود العديد من حزم البطاريات هذه ، تتم إزالة البطاريات الموهنة بشدة عن طريق الكشف ، ويمكن إعادة استخدام البطاريات الأخرى في سلسلة من خلال تقسيم السعة واكتشاف المقاومة الداخلية. من الواضح أن الاستخدام المتسلسل لبطاريات الطاقة يطيل من كفاءة الاستخدام ودورة حياة البطاريات ، ويقلل من التلوث البيئي الناجم عن البطاريات. يُعرف باسم كائن التطوير الرئيسي في الوقت الحاضر وفي المستقبل.
تعد إعادة استخدام بطارية الطاقة رابطًا رئيسيًا في تكوين سلسلة صناعة بطارية طاقة مغلقة - ولها قيمة مهمة في حماية البيئة واستعادة الموارد وتحسين قيمة دورة الحياة الكاملة لبطاريات الطاقة. بعد إيقاف التشغيل ، لا تزال بطاريات الطاقة قابلة للاستخدام في - السيارات الكهربائية منخفضة السرعة ومصادر الطاقة الاحتياطية وتخزين الطاقة وغيرها من المجالات ذات ظروف التشغيل الجيدة نسبيًا ومتطلبات أداء البطارية المنخفضة بعد الاختبار والفحص وإعادة التنظيم.
مع زيادة الترويج والتطبيق لمركبات الطاقة الجديدة ، سيتم إنتاج عدد كبير من البطاريات المتقاعدة كل عام ، وقد ظهر مفهوم الاستخدام المتسلسل لبطاريات الطاقة واجتذب اهتمامًا واسع النطاق.
يمكن أن يؤدي استخدام بطاريات المستوى إلى تحسين معدل استخدام البطاريات وإطالة دورة حياة البطاريات ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة من حيث توفير الطاقة وحماية البيئة ، ولكن استخدام بطاريات المستوى يجب أن ينتبه إلى بعض الأمور:
1. استخدم خلايا الوحدة الأساسية قدر الإمكان ، مثل البطاريات الحمضية أحادية الجهد بجهد 2 فولت - ، وبطاريات الليثيوم المختلفة ، بما في ذلك بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، وبطاريات تيتانات الليثيوم ، وبطاريات الليثيوم الثلاثية ، وبطاريات الليثيوم أكسيد الكوبالت ، ومنغنات الليثيوم البطاريات. انتظر. البطاريات التي يتم تعبئتها في سلسلة بوحدات متعددة ، مثل البطاريات الحمضية 6 فولت - (3 وحدات بجهد 2 فولت) وبطاريات الرصاص الحمضية 12 فولت - (6 وحدات بجهد 2 فولت) ، ليست مناسبة للاستخدام المتسلسل ، بشكل أساسي لأن الجزء الداخلي من هذه البطاريات متعدد - الأوتار. البطارية نفسها بها مشكلة عدم التوازن ، والتي لا يمكن حلها خارجيًا.
2. يجب اتباع مبدأ تجميع البطاريات من نفس النوع. يجب أن تكون البطاريات في المجموعة من نفس النوع ، أي يجب أن يكون نطاق جهد التشغيل للبطاريات هو نفسه. لا يمكن أن تظهر البطاريات ذات نطاقات جهد التشغيل المختلفة في نفس حزمة البطارية ، ولا يمكن خلطها حتى لو كانت لها نفس السعة.
3. إذا سمحت الظروف بذلك ، يجب قياس السعة والجهد والمقاومة الداخلية قبل تجميع حزمة البطارية ، ويجب اختيار البطاريات ذات السعة والمقاومة الداخلية المماثلة قدر الإمكان لتقليل توسع اختلافات التناسق أثناء إعادة الاستخدام.
نظرًا لأن سعة بطاريات القيادة أقل عمومًا من السعة الاسمية ، من أجل الحصول على سعة كافية ، من الضروري استخدام عدد أكبر من البطاريات لتحقيق السعة التصميمية من خلال سلسلة مناسبة واتصال متوازي ، لذلك يجب تجميعها وفقًا للشروط الفنية.
طريقة التجميع 1: أولاً بالتوازي ثم بالتسلسل ، مثل حزم البطاريات للسيارات الكهربائية باستخدام هذه الطريقة.
طريقة التجميع 2: أولاً على التوالي ثم بالتوازي ، وغالبًا ما تستخدم في مراكز البيانات أو غرف الكمبيوتر.
كلتا طريقتي التجميع لها مزاياها وعيوبها وهي مناسبة لبيئات مختلفة:
مساوئ الموازاة أولاً ثم التوتير: يعد اختيار خطوط توصيل بطارية الوحدة وقضبان التوصيل أمرًا مهمًا للغاية ، وإلا فإنه سيتسبب في اختلافات في شحن البطارية وتفريغها ، وسيؤثر تيار التسرب الفردي للبطارية (أو العطل) على الوحدة المتوازية ، والتي لها تأثير كبير نسبيًا على السعة. يؤثر على عمر البطارية (الأميال) ؛ المزايا: سهل الإدارة ، إذا قمت بإضافة معادل بطارية ، فستكون هناك حاجة إلى مجموعة (مجموعة) واحدة فقط.
مزايا المسلسل أولاً ثم المتوازي: سهولة الاتصال ، وسهولة الصيانة ، والكشف السريع عن البطاريات المعيبة والتعامل معها ، وسهولة الصيانة ، وقد تكون سعة بطارية الوحدة في كل سلسلة مختلفة ، ومعدل استخدام البطارية العالي ، ويمكن توسيع السعة (الطاقة) بشكل تعسفي ، وزيادة وقت النسخ الاحتياطي ، وتحسين الموثوقية ، ومناسبة خاصة لمراكز البيانات ؛ العيوب: إذا قمت بإضافة معادلات البطارية ، فستكون هناك حاجة إلى مجموعات (مجموعات) متعددة.
4. لا يمكن إعادة استخدام البطاريات التالية: إحداها بطارية ذات تيار تسرب كبير (أو معدل تفريغ ذاتي مرتفع -) ؛ الآخر عبارة عن بطارية مشوه مظهرها ، مثل غلاف منتفخ ؛ والثالث بطارية تتسرب.
توازن الخلية Echelon
حتى لو كان فحص بطاريات القيادة صارمًا للغاية ، فمن الصعب ضمان اتساق البطاريات. حتى إذا تم تجميع البطاريات ذات الاتساق الممتاز معًا ، فستظل هناك اختلافات بدرجات متفاوتة بعد عشرات دورات الشحن والتفريغ ، وسيتغير هذا الاختلاف مع الاستخدام. يزداد إطالة الوقت تدريجياً ، وسيزداد الاتساق سوءًا. من الواضح أن فرق الجهد بين البطاريات يزداد تدريجياً ، ويصبح وقت الشحن والتفريغ الفعال أقصر وأقصر. وجد عدد كبير من بيانات الاختبار أن حزمة البطارية ذات الاتساق الضعيف لها الخصائص التالية:
1. من الواضح أن الجهد الكهربائي لخلية الوحدة غير متساوٍ وموزع بشكل غير منتظم ؛
2. تقدم السعة المتبقية لبطارية الوحدة توزيعًا منفصلاً غير منتظم ؛
3. تقدم المقاومة الداخلية لخلية الوحدة أيضًا توزيعًا منفصلاً غير منتظم.
من خلال المزيد من الإحصائيات حول بيانات الكشف ، وجد أن أكبر قاتل لاختلال توازن البطارية هو:
1. عادة ما يكون اختلاف درجة حرارة البطارية ، وتركيب حزمة البطارية كثيفة ، ودرجة حرارة البطارية لكل جزء مختلفة ، مما يؤثر على اتساق البطارية ويسرع الفرق بين البطاريات ؛
2. الشحن والتفريغ الشديد لتسريع توسيع الاختلافات بين البطاريات ؛
سعة حزمة بطارية تخزين الطاقة كبيرة جدًا. خذ البطارية الاسمية 5 0 0 آه كمثال. بافتراض أن الفرق بين السعة القصوى والحد الأدنى للبطارية هو 5 0 آه ، وأن الاختلاف بين البطاريات الأخرى يتراوح من 5 إلى 1 0 آه ، الحد الأقصى لتفريغ فعال للنظام السعة هي 45 0 آه (مرقمة مبدئيًا كبطارية D ، هي نفسها أدناه) ، بافتراض أن تيار التفريغ هو 5 0 أ ، فإن الحد الأقصى النظري لوقت التفريغ هو حوالي 9 ساعات. بعد هذا الوقت ، ستصل البطارية D إلى قطع التفريغ - وتدخل في حالة التفريغ -. إذا استمرت في التفريغ ، فسوف تلحق أضرارًا جسيمة بالبطارية D ، وستنخفض قدرتها الفعالة القصوى بشكل حاد ، مما يقلل بشكل أكبر من السعة الفعالة القصوى لحزمة البطارية. هناك أيضًا مشكلة في معدل التفريغ. معدل تفريغ أكبر سعة للبطارية هو 0 .1 درجة مئوية ، ومعدل تفريغ بطارية D هو 0 .11 درجة مئوية ، ومعدل تفريغ البطاريات الأخرى بين 0.1 درجة مئوية و 0.11 درجة مئوية. تتمتع كل بطارية بدرجة مختلفة من التوهين ، مما سيؤدي إلى توسع تدريجي وتسريع الاختلافات وتوحيد البطاريات. وبالمثل ، أثناء الشحن ، الشحن بمعدل 0.1 درجة مئوية ، يصل معدل شحن البطارية D إلى 0.11 درجة مئوية ، وهو الحد الأقصى ، ويتم الوصول إلى جهد الحد الأقصى للشحن أولاً. سيؤدي استمرار الشحن إلى دخول حالة الشحن الزائد ، مما يتسبب في مزيد من التلف للبطارية D. معدل شحن البطاريات الأخرى يتراوح بين 0.1 درجة مئوية و 0.11 درجة مئوية ، وسيؤدي الاختلاف في معدل الشحن إلى تفاقم اختلاف واتساق البطارية ، وسوف يتسارع. ستؤدي حزمة البطارية هذه في النهاية إلى سعة فعالة أصغر وأصغر ووقت تفريغ فعال أقصر بعد الشحن والتفريغ المتكرر. هناك أيضًا مشكلة خطيرة في حزمة بطارية تخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة - ، والتي تمثل خطر الانهيار الحراري. بالنسبة لحزمة البطارية هذه ، إذا تعذر تنفيذ الوقاية والتحكم بشكل فعال ، فقد تصبح البطارية D هي البطارية ذات أعلى درجة حرارة أثناء عملية الشحن والتفريغ لحزمة البطارية. في حالة حدوث عطل في الهروب الحراري ، سيتم إلغاء البطارية تمامًا ، أو حتى تتسبب في فشل حزمة البطارية. إذا تمكنت حزمة البطارية من الحفاظ على كل بطارية دون الشحن الزائد والتفريغ الزائد أثناء التشغيل ، فيمكن ضمان السعة الفعالة ووقت التفريغ لحزمة البطارية ، وهي دائمًا في حالة تسوس طبيعي. ما مدى أهمية العمل بشكل صحيح وآمن.
بالنسبة للبطارية D في هذا المثال ، إذا كان من الممكن تقليل تيار التفريغ تلقائيًا إلى أقل من 50 أمبير ، مثل 47 - 48 أمبير ، وكان التيار غير الكافي 2 - 3A يتم توفيره تلقائيًا بواسطة تيار كبير آخر {{9 }} من البطاريات ، فإن وقت التفريغ الإجمالي يمكن أن يتجاوز 9 ساعات. تصل البطاريات الأخرى إلى نهاية التفريغ معًا ، ولا يحدث إفراط في التفريغ ؛ وبالمثل ، إذا كان من الممكن تخفيض تيار الشحن تلقائيًا إلى أقل من 50 أمبير ، مثل 47-48 أمبير ، فسيتم نقل التيار المتبقي 2-3A تلقائيًا إلى بطاريات أخرى ذات سعة كبيرة ، ويزيد تلقائيًا تيار الشحن للبطارية ذات السعة الكبيرة الحد من جهد الشحن مع البطاريات الأخرى ، بحيث لا يحدث الإفراط في التفريغ. يمكن ملاحظة أن تيار التعادل يجب أن يصل إلى أكثر من 5A لتلبية المتطلبات ، خاصة في نهاية الشحن والتفريغ. من مبدأ المعادلة ، فقط معادل بطارية النقل يمكن أن يكون مختصًا.
في الوقت الحاضر ، تقدم تقنية موازنة البطاريات الفعالة غير متوازن للغاية ، لا سيما فيما يتعلق بموازنة الكفاءة الحالية والموازنة. على الرغم من أن بعض الحلول قد اعتمدت تقنية التصحيح المتزامن ، إلا أن الحد الأقصى لتيار الموازنة يقتصر في الغالب على أقل من 5A ، وتيار الموازنة المستمر هو 1 - 3A فقط. لا حاجة. نظرًا لأنه من الضروري دعم المعادلة ثنائية الاتجاه ، فإن كفاءة التحويل الحالية ليست عالية عادةً ، ولا تزال مشكلة التسخين الذاتي في ظل تيار التعادل الكبير بارزة نسبيًا. عقبة أخرى مهمة هي تكلفة المعدات. نظرًا لأن معظمهم يستخدمون شرائح المعدل المتزامن ، فإن التكلفة تزيد كثيرًا.
تقنية موازنة الخلايا عالية الكفاءة -
في الوقت الحالي ، نجح الرفيق Zhou Baolin من Daqing Transportation Bureau بعد سنوات عدة. تأخذ تقنية براءات الاختراع الوطنية (رقم براءة الاختراع 201220153997.0 و 201520061849.X) باعتبارها جوهرًا ، وتدمج - تقنية التصحيح المتزامن ثنائي الاتجاه المخترعة (تم تقديم براءة اختراع لـ: نوع نقل حقيقي - معادل بطارية الوقت مع وظيفة التصحيح المتزامن ثنائي الاتجاه ، رقم التطبيق: 201710799424.2) ، وهي تقنية تصحيح متزامن ثنائي الاتجاه لا تتطلب شريحة مقوم متزامن ، والتي لا تقلل بشكل كبير من تكلفة المعدات فحسب ، بل تحسن بشكل كبير من التوازن الحالي وكفاءة التوازن. اختراقات محققة في المؤشرات الفنية المتوازنة ، بالخصائص التالية:
1. نطاق التوازن الحالي كبير. يعني تيار التعادل الكبير أن سرعة الموازنة سريعة جدًا ، انظر الجدول المرفق. في الوقت الحاضر ، أدرك معادل بطارية الليثيوم المحسن أن العلاقة بين تيار التعادل وفرق الجهد تبلغ حوالي 1A / 13mV. على سبيل المثال ، عندما يصل فرق الجهد إلى 130 مللي فولت ، يمكن أن يصل تيار التعادل إلى حوالي 10 أمبير ، وهو ما يؤدي بشكل خاص إلى معادلة السرعة العالية -.
2. كفاءة عالية في التوازن. تعني كفاءة التوازن العالية فقدانًا أقل للطاقة ، واستخدامًا أعلى ، وارتفاعًا أقل في درجة حرارة المعدات ، انظر الجدول 1.
3. معادلة ديناميكية في الوقت الفعلي -. في الحالة الثابتة لحزمة البطارية ، يمكن التحكم في فرق الجهد الأقصى في الحزمة في حدود 10 مللي فولت أو حتى أصغر (اعتمادًا على إعداد فرق الجهد المرجعي) ، وإدخال - حالة اكتشاف الطاقة الاحتياطية الصغيرة ، سواء كانت حزمة البطارية في حالة الشحن أو في حالة التفريغ ، فبمجرد اكتشاف فرق الجهد أكبر من فرق الجهد المرجعي ، ستدخل حالة معادلة السرعة العالية - على الفور. تتمثل أكبر ميزة للمعادلة الديناميكية للوقت الحقيقي - في أن وقت المعادلة الفعال طويل ، وأن المعادل يتمتع بأعلى كفاءة ، وتتمتع تقنية النبض الفريدة بصيانة جيدة وقدرة للبطارية. تم اختبار تأثير التحسين بواسطة التطبيق.
يمكن أن يؤدي استخدام معادل الخلية عالي الكفاءة - الحالي والمرتفع - إلى تقليل الشحن الزائد للبطارية ، والإفراط في التفريغ ، والفشل الحراري. حتى إذا أصبح اضمحلال سعة حزمة البطارية حقيقة أن الاتساق قد أصبح أسوأ ، فيمكن أن يقلل من سرعة الاضمحلال بشكل جيد للغاية. من خلال إجبار الجهد تلقائيًا على الحفاظ على الاتساق ، يمكنه أيضًا تحسين السعة الفعالة لحزمة البطارية إلى حد معين وإطالة عمر حزمة البطارية. دورة الحياة على وجه الخصوص تقلل بشكل كبير من تكاليف الإصلاح والصيانة.
تأثير الاستخدام الفعلي: يُستخدم على 24 سلسلة من حزم البطاريات الحمضية الفردية 2V17 0 Ah من الرصاص - التي تم إرجاعها بواسطة العملاء. يُستخدم التيار القياسي 17A للشحن والتفريغ. في حالة عدم وجود موازن الصوت ، يكون الحد الأقصى لوقت التفريغ بعد الشحن الكامل حوالي 3 ساعات. أثناء تفريغ 3 بطاريات ، تكون الحرارة خطيرة ، والجهد مفرط بشدة. قيمة الجهد أقل من 0. 5 فولت ، وبطارية واحدة هي -0. 1 فولت ، هناك انعكاس قطبي ، الجهد 21 بطارية يتراوح من 1.8 إلى 2.0 فولت ، ولا يزال هناك الكثير من القوة التي لم يتم تحريرها ؛ بعد استخدام النموذج الأولي لمعادل البطارية في هذه المقالة ، وفقًا لمعايير الشحن والتفريغ القياسية ، بعد عدة دورات شحن وتفريغ ، يتم تمديد وقت التفريغ تدريجيًا إلى حوالي 5.5 ساعة ، وتم تحسين الكفاءة بأكثر من 80 بالمائة. بالنسبة لأسوأ ثلاث بطاريات ، يكون الجهد بعد التفريغ أعلى من 1.5 فولت ، ويزداد جهد التفريغ تدريجياً ، خاصة مشكلة الحرارة الخطيرة في البداية. تحسن كبير ، انخفاض درجة الحرارة واضح جدًا ، فقط جهد 4 بطاريات يبلغ حوالي 1.9 فولت ، وبقية البطاريات حوالي 1.8 فولت ، ويتم تحرير طاقة البطارية بشكل كامل وفعال.
