הקשר בין טכנולוגיית אקולייזר סוללות יעילות גבוהה וסוללות אחסון אנרגיה מדורגות
טכנולוגיית איזון הסוללה יכולה לשפר את חיי השירות של ערכת הסוללות ולהאריך את זמן השירות של ערכת הסוללות. הוא מתאים להידריד ניקל-מתכת בעל קיבולת גדולה, סוללות חומצת עופרת 2V, סוללות ליתיום, חומצת עופרת 6V, חבילות סוללות עופרת-חומצה 12V וחבילות סופר-קבל.
סוללת סולם ובחירה
סוללה משנית מתייחסת לסוללה שבה נעשה שימוש והגיעה לחיי העיצוב המקוריים שלה, והקיבולת שלה שוחזרה במלואה או בחלקה בשיטות אחרות.
בדרך כלל, הקיבולת האפקטיבית של הסוללה לאחר 5 שנים של שימוש הוא כ 80%. הריקבון הטבעי של הסוללה נכנס לתקופה יציבה, והוא יכול לשמש כסוללה בעלת קיבולת קטנה. באמצעות שימוש מקביל במספר מסוים של סוללות, ניתן להגדיל את הקיבולת הזמינה מספר פעמים, אשר עונה באופן מלא על הצרכים של אגירת אנרגיה וכוח. הסיבה לשימוש במספר רב של סוללות מקביליות כדי להגדיל את קיבולת הסוללה זהה.,
לאחר שנעשה שימוש בערכת סוללות במשך 5 שנים, הקיבולת השימושית וחיי הסוללה מתקצרים באופן משמעותי. משתמשים וסוחרים בדרך כלל מחליפים אותו בכללותו. כפי שכולם יודעים, לא כל הסוללות בחבילת סוללות צריך להיות מוחלף, אבל אחד או כמה סוללות יש פגיעה חמורה בקיבולת. זה משפיע על כל ערכת הסוללות. אם יש מספר חבילות סוללות כאלה, הסוללות המוחלשות קשות מוסרות על-ידי זיהוי, וניתן לעשות שימוש חוזר בסוללות אחרות במדרגה באמצעות חלוקת קיבולת וזיהוי התנגדות פנימית. השימוש המדורג של סוללות כוח כמובן מאריך את יעילות השימוש ואת מחזור החיים של סוללות, ומפחית את הזיהום הסביבתי הנגרם על ידי סוללות. זה ידוע כאובייקט הפיתוח העיקרי בהווה ובעתיד.
שימוש חוזר בסוללות חשמל הוא חוליה מרכזית בהיווצרות שרשרת תעשייה של סוללות חשמל במעגל סגור, ויש לו ערך חשוב בהגנה על הסביבה, שחזור משאבים ושיפור ערך מחזור החיים המלא של סוללות הספק. לאחר הפירוק, סוללות חשמל עדיין מסוגלות לשמש בכלי רכב חשמליים במהירות נמוכה, מקורות כוח לגיבוי, אחסון חשמל ותחומים אחרים עם תנאי הפעלה טובים יחסית ודרישות ביצועי סוללה נמוכה לאחר בדיקה, סינון וארגון מחדש.
עם הקידום והיישום הגוברים של רכבי אנרגיה חדשים, מספר רב של סוללות בדימוס ייוצרו מדי שנה, ואת הרעיון של ניצול מפל של סוללות כוח הופיע ומשך תשומת לב נרחבת.
השימוש בסוללות הדרג יכול לשפר את קצב הניצול של סוללות ולהאריך את מחזור החיים של סוללות, שהוא בעל משמעות רבה מבחינת חיסכון באנרגיה והגנה על הסביבה, אך השימוש בסוללות הדרג חייב לשים לב לנושאים מסוימים:
1. השתמש בתאי יחידה בסיסיים ככל האפשר, כגון סוללות חומצת עופרת אחת 2V, סוללות ליתיום שונות, כולל סוללות פוספט ברזל ליתיום, סוללות ליתיום טיטאנאט, סוללות ליתיום טרנאריות, סוללות תחמוצת ליתיום קובלט וסוללות ליתיום מנגן. המתין. סוללות הארוזות בסדרות עם יחידות מרובות, כגון סוללות עופרת-חומצה 6V (3 יחידות 2V) וסוללות עופרת-חומצה 12V (6 יחידות 2V), אינן מתאימות לניצול מדורג, בעיקר משום שהפנים של סוללות אלה מרובות מיתרים לסוללה עצמה יש בעיה של חוסר איזון, שלא ניתן לפתור אותה חיצונית.
2. יש לפעול על פי העיקרון של קיבוץ סוללות מאותו סוג. הסוללות בקבוצה חייבות להיות מאותו סוג, כלומר, טווח מתח העבודה של הסוללות חייב להיות זהה. סוללות עם טווחי מתח עבודה שונים אינן יכולות להופיע באותה ערכת סוללות, ולא ניתן לערבב אותן גם אם יש להן את אותה קיבולת.
3. אם התנאים מאפשרים זאת, יש למדוד את הקיבולת, המתח וההתנגדות הפנימית לפני הרכבת ערכת הסוללות, ויש לבחור סוללות בעלות קיבולת דומה והתנגדות פנימית ככל האפשר כדי להפחית את התרחבות הבדלי העקביות במהלך השימוש החוזר.
מכיוון שהקיבולת של סוללות הדרג נמוכה בדרך כלל מהקיבולת הנומינלית, על מנת להשיג קיבולת מספקת, יש צורך להשתמש במספר גדול יותר של סוללות כדי להשיג את יכולת העיצוב באמצעות סדרות מתאימות וחיבור מקביל, ולכן יש להרכיב אותו על פי תנאים טכניים.
שיטת הרכבה 1: תחילה במקביל ולאחר מכן בסדרות, כגון ערכות סוללות לכלי רכב חשמליים בשיטה זו.
שיטת הרכבה 2: תחילה בסדרה ולאחר מכן במקביל, המשמשת לעתים קרובות במרכזי נתונים או בחדרי מחשבים.
לשתי שיטות ההרכבה יש יתרונות וחסרונות משלהן והן מתאימות לסביבות שונות:
החסרונות של הקבלה תחילה ולאחר מכן מחרוזת: הבחירה של קווי חיבור סוללה יחידה ופסי אפיק חשוב מאוד, אחרת זה יגרום הבדלים בטעינת הסוללה ופריקה, וזרם דליפת סוללה בודדים (או תקלה) ישפיע על יחידה מקבילה, אשר יש השפעה גדולה יחסית על הקיבולת. משפיע על חיי הסוללה (קילומטראז'); יתרונות: קל לניהול, אם תוסיף אקולייזר סוללה, יש צורך בערכה אחת בלבד (ערכה).
היתרונות של טורי ראשון ולאחר מכן מקביל: חיבור קל, תחזוקה קלה, זיהוי מהיר וטיפול של סוללות פגומות, תחזוקה קלה, קיבולת הסוללה יחידה בכל מחרוזת יכול להיות שונה, קצב ניצול סוללה גבוה, קיבולת (כוח) ניתן להרחיב באופן שרירותי, להגדיל את זמן הגיבוי, לשפר את האמינות, מתאים במיוחד למרכזי נתונים; חסרונות: אם תוסיף אקולייזרים לסוללה, יידרשו ערכות מרובות (ערכות).
4. לא ניתן לעשות שימוש חוזר בסוללות הבאות: האחת היא סוללה עם זרם דליפה גדול (או שיעור פריקה עצמית גבוה); השנייה היא סוללה שהופעתה מעוותת, כגון קליפה נפוחה; השלישי הוא סוללה שדולפת.
איזון תאי אשלון
גם אם ההקרנה של סוללות הדרג היא קפדנית מאוד, קשה להבטיח את העקביות של סוללות. גם אם סוללות עם עקביות מעולה מורכבים יחד, עדיין יהיו הבדלים בדרגות שונות לאחר עשרות מחזורי טעינה ופריקה, וההבדל הזה ישתנה עם השימוש. הארכת הזמן גדלה בהדרגה, והעקביות תהיה גרועה יותר ויותר. ברור כי הפרש המתח בין הסוללות גדל בהדרגה, ואת זמן הטעינה והפריקה האפקטיבי הופך קצר יותר ויותר. מספר רב של נתוני בדיקה מצא כי ערכת הסוללות עם עקביות ירודה כוללת את המאפיינים הבאים:
1. המתח של תא היחידה הוא כמובן לא אחיד ומופץ באופן לא סדיר;
2. הקיבולת השיורית של סוללת היחידה מציגה התפלגות נפרדת לא סדירה;
3. ההתנגדות הפנימית של תא היחידה מציגה גם התפלגות דיסקרטית לא סדירה.
באמצעות נתונים סטטיסטיים נוספים על נתוני הזיהוי, נמצא כי הרוצח הגדול ביותר של חוסר איזון הסוללה הוא:
1. הפרש הטמפרטורה של הסוללה, ההתקנה של ערכת הסוללות היא בדרך כלל צפופה, וטמפרטורת הסוללה של כל חלק שונה, מה שמשפיע על עקביות הסוללה ומאיץ את ההבדל בין הסוללות;
2. טעינה חמורה ופריקה כדי להאיץ את התרחבות ההבדלים בין סוללות;
הקיבולת של ערכת הסוללות לאחסון אנרגיה גדולה מאוד. קח את חבילת הסוללות 500Ah הנומינלית כדוגמה. בהנחה שההבדל בין הקיבולת המרבית לקיבולת המינימלית של הסוללה הוא 50Ah, וההבדל בין סוללות אחרות נע בין 5 ל -10Ah, הפריקה האפקטיבית המרבית של המערכת הקיבולת היא 450Ah (ממוספר באופן זמני כסוללת D, זהה להלן), בהנחה שזרם הפריקה הוא 50A, זמן הפריקה המרבי התיאורטי הוא כ -9 שעות. לאחר זמן זה, סוללת D תגיע למתח ניתוק הפריקה ותכנס למצב פריקת היתר. אם היא תמשיך להתרוקן, היא תפגע קשות בסוללת D, והקיבולת האפקטיבית המרבית שלה תרד בחדות, ובכך תפחית עוד יותר את הקיבולת האפקטיבית המרבית של ערכת הסוללות. יש גם בעיה של שיעור שחרור. קצב הפריקה של סוללת הקיבולת הגדולה ביותר הוא 0.1C, קצב הפריקה של סוללת D הוא 0.11C, וקצב הפריקה של סוללות אחרות הוא בין 0.1C ל- 0.11C. לכל סוללה יש מידה שונה של הנחתה, מה שיוביל להתרחבות הדרגתית והאצה של ההבדלים והאחידות של הסוללות. באופן דומה, במהלך הטעינה, טעינה בקצב של 0.1C, קצב הטעינה של סוללת D מגיע 0.11C, שהוא במקסימום, ואת מתח מגבלת הטעינה הוא הגיע ראשון. המשך הטעינה ייכנס למצב טעינת היתר, ויגרום נזק נוסף לסוללת D. קצב הטעינה של סוללות אחרות זה בין 0.1C ו 0.11C, ואת ההבדל בקצב הטעינה יחמיר את ההבדל ואת העקביות של הסוללה, וזה יאיץ. חבילת סוללות כזו תוביל בסופו של דבר לקיבולת יעילה קטנה יותר ויותר וזמן פריקה יעיל קצר יותר לאחר טעינה ופריקה חוזרות ונשנות. יש גם בעיה רצינית עם חבילת הסוללות אחסון אנרגיה בקיבולת גדולה, המהווה את הסיכון של בורח תרמי. עבור ערכת סוללות זו, אם לא ניתן לבצע מניעה ובקרה יעילות, סוללת D עשויה להפוך לסוללה עם הטמפרטורה הגבוהה ביותר במהלך תהליך הטעינה והפריקה של ערכת הסוללות. אם מתרחש כשל תרמי בורח, הסוללה תימחק לחלוטין, או אפילו תגרום לכשל בערכת הסוללות. אם ערכת הסוללות יכולה לתחזק כל סוללה מבלי לחייב יתר על המידה ולטעון יתר במהלך הפעולה, ניתן להבטיח את הקיבולת האפקטיבית ואת זמן הפריקה של ערכת הסוללות, והיא תמיד נמצאת במצב של ריקבון טבעי. כמה קריטי לפעול כראוי ובבטחה.
עבור סוללת D בדוגמה זו, אם ניתן להפחית באופן אוטומטי את זרם הפריקה אל מתחת ל- 50A, כגון 47-48A, וזרם 2-3A לא מספיק מסופק באופן אוטומטי על-ידי סוללות אחרות בעלות קיבולת גדולה, זמן הפריקה הכולל יכול לעלות על 9h. סוללות אחרות מגיעות לסוף הפריקה יחד, ולא מתרחשת פריקת יתר; באופן דומה, אם ניתן להפחית באופן אוטומטי את זרם הטעינה אל מתחת ל-50A, כגון 47-48A, זרם ה-2-3A הנותר יועבר באופן אוטומטי לסוללות אחרות עם קיבולת גדולה, ויגדיל באופן אוטומטי את זרם הטעינה של הסוללה בעלת הקיבולת הגדולה מגיע למתח מגבלת הטעינה יחד עם סוללות אחרות, כך שלא תתרחש טעינת יתר. ניתן לראות כי זרם השוואת חייב להגיע ליותר מ-5A כדי לעמוד בדרישות, במיוחד בסוף הטעינה והפריקה. מתוך העיקרון של שוויון, רק אקולייזר סוללת ההעברה יכול להיות מוכשר.
נכון לעכשיו, ההתקדמות של טכנולוגיית איזון סוללות יעילה היא מאוד לא מאוזנת, במיוחד במונחים של איזון הזרם ואיזון היעילות. למרות שפתרונות מסוימים אימצו טכנולוגיית תיקון סינכרוני, זרם האיזון המרבי מוגבל ברובו לפחות מ- 5A, וזרם האיזון הרציף הוא 1-3A בלבד. אין צורך. מכיוון שיש צורך לתמוך בשיוויון דו-כיווני, יעילות ההמרה הנוכחית היא בדרך כלל לא גבוהה, ובעיית החימום העצמי תחת זרם שוויון גדול עדיין בולטת יחסית. מכשול חשוב נוסף הוא עלות הציוד. מכיוון שרובם משתמשים בשבבי מיישר סינכרוניים, העלות עולה הרבה.
טכנולוגיית איזון תאים ביעילות גבוהה
נכון לעכשיו, טכנולוגיית אקולייזר סוללות העברה דינמית בהספק גבוה, יעילות גבוהה, בזמן אמת, פותחה בהצלחה על ידי החבר ג'ואו באולין מלשכת התחבורה של דאקינג לאחר שנים רבות. היא לוקחת את טכנולוגיית הפטנטים הלאומית (מספר פטנט 201220153997.0 ו-201520061849.X) כליבה, ומשלבת את טכנולוגיית התיקון הסינכרונית הדו-כיוונית שהומצאה על ידי עצמה (פטנט מיושם עבור: אקולייזר סוללה בזמן אמת מסוג העברה עם פונקציית תיקון סינכרונית דו-כיוונית, מספר יישום: 201710799424.2), שהיא טכנולוגיית תיקון סינכרונית דו-כיוונית שאינה דורשת שבב מיישר סינכרוני מסונכרן, אשר לא רק מקטין מאוד את עלות הציוד, אך גם משפרת מאוד את האיזון הנוכחי ואת יעילות האיזון. השגת פריצות דרך באינדיקטורים טכניים מאוזנים, עם המאפיינים הבאים:
1. טווח זרם האיזון גדול. זרם שיוויון גדול פירושו שמהירות השיוויון מהירה מאוד, ראה הטבלה המצורפת. נכון לעכשיו, אקולייזר סוללת הליתיום המשופר הבין כי הקשר בין הזרם המשווה לבין הפרש המתח הוא כ 1A/ 13mV. לדוגמה, כאשר הפרש המתח מגיע ל-130mV, הזרם המשווה יכול להגיע לכ-10A, מה שתורם במיוחד לשיוויון במהירות גבוהה.
2. יעילות איזון גבוהה. יעילות שיווי משקל גבוהה פירושה פחות אובדן כוח, ניצול גבוה יותר ועלייה בטמפרטורה נמוכה יותר של ציוד, ראה טבלה 1.
3. שוויון דינמי בזמן אמת. במצב הסטטי של ערכת הסוללות, ניתן לשלוט בהפרש המתח המרבי באריזה בתוך 10mV או אפילו קטן יותר (בהתאם להגדרת הפרש מתח הייחוס), ולהזין את מצב זיהוי ההמתנה של מיקרו-הספק, בין אם ערכת הסוללות נמצאת במצב הטעינה או במצב הפריקה, לאחר שהפרש המתח מתגלה כגדול יותר מהפרש מתח הייחוס, הוא ייכנס למצב שיוויון במהירות גבוהה באופן מיידי. היתרון הגדול ביותר של שיוויון דינמי בזמן אמת הוא שזמן השיוויון האפקטיבי הוא ארוך, לאקולייזר יש את היעילות הגבוהה ביותר, ולטכנולוגיית הדופק הייחודית שלו יש תחזוקה וקיבולת טובה לסוללה. אפקט השיפור נבדק על ידי היישום.
שימוש באקולייזר תאים בעל זרם גבוה ויעילות גבוהה יכול למזער את טעינת היתר של הסוללה, את טעינת היתר ואת הכשלים בבריחה תרמית. גם אם ריקבון הקיבולת של ערכת הסוללות הפך לעובדה כי העקביות הפכה גרועה יותר, זה יכול להפחית את מהירות הריקבון טוב מאוד. על-ידי אילוץ אוטומטי של המתח לשמור על עקביות, הוא יכול גם לשפר את הקיבולת האפקטיבית של ערכת הסוללות במידה מסוימת ולהאריך את ערכת הסוללות. חיי מחזור בפרט מפחיתים באופן משמעותי את עלויות התיקון והתחזוקה.
אפקט שימוש בפועל: נעשה בו שימוש ב-24 מחרוזות של ערכות סוללות חד-פעמיות של 2V170Ah עם חומצת עופרת שהוחזרו על-ידי הלקוחות. זרם 17A הסטנדרטי משמש לטעינה ופריקה. במקרה של לא אקולייזר, זמן הפריקה המרבי לאחר טעינה מלאה הוא כ -3 שעות. במהלך פריקה של 3 סוללות, החום הוא רציני, ואת המתח הוא overdischarged קשה. ערך המתח נמוך מ- 0.5V, וסוללה אחת היא -0.1 V, יש היפוך קוטביות, המתח של 21 סוללות נע בין 1.8 ל -2.0V, ועדיין יש הרבה כוח שלא שוחרר; לאחר שימוש באב טיפוס אקולייזר הסוללה במאמר זה, תחת הפרמטרים סטנדרטיים טעינה ופריקה, לאחר מספר מחזורי טעינה ופריקה , זמן הפריקה הוארך בהדרגה על 5.5h, ואת היעילות משופרת על ידי יותר מ 80%. עבור שלוש הסוללות הגרועות ביותר, המתח לאחר הפריקה הוא מעל 1.5V, ומתח הפריקה עולה בהדרגה, במיוחד את הבעיה של חום רציני בהתחלה. שיפור גדול, ירידת הטמפרטורה ברורה מאוד, רק המתח של 4 סוללות הוא סביב 1.9V, שאר הסוללות הן סביב 1.8V, כוח הסוללה משתחרר באופן מלא ויעיל.
