Mối quan hệ giữa công nghệ cân bằng pin hiệu quả cao và pin lưu trữ năng lượng cascade
Công nghệ cân bằng pin có thể cải thiện tuổi thọ của bộ pin và kéo dài thời gian phục vụ của bộ pin. Nó phù hợp cho hydride niken-kim loại dung lượng lớn, pin axit chì 2V, pin lithium, axit chì 6V, bộ pin axit chì 12V và gói siêu tụ điện.
Pin thang và lựa chọn
Pin thứ cấp đề cập đến một pin đã được sử dụng và đã đạt đến tuổi thọ thiết kế ban đầu của nó, và dung lượng của nó đã được khôi phục đầy đủ hoặc một phần bằng các phương pháp khác.
Nói chung, dung lượng hiệu quả của pin sau 5 năm sử dụng là khoảng 80%. Sự phân rã tự nhiên của pin đã bước vào một giai đoạn ổn định, và nó có thể được sử dụng như một pin dung lượng nhỏ. Thông qua việc sử dụng song song một số lượng pin nhất định, công suất có sẵn có thể được tăng lên nhiều lần, đáp ứng đầy đủ nhu cầu lưu trữ năng lượng và năng lượng. , lý do sử dụng một số lượng lớn pin song song để tăng dung lượng pin là như nhau.
Sau khi một bộ pin đã được sử dụng trong 5 năm, dung lượng có thể sử dụng và tuổi thọ pin được rút ngắn đáng kể. Người dùng và đại lý thường thay thế nó như một toàn thể. Như mọi người đều biết, không phải tất cả pin trong bộ pin cần phải được thay thế, nhưng một hoặc một số pin có sự suy giảm dung lượng nghiêm trọng. Nó ảnh hưởng đến toàn bộ bộ pin. Nếu có nhiều bộ pin như vậy, pin bị suy giảm nghiêm trọng sẽ được loại bỏ bằng cách phát hiện và các pin khác có thể được tái sử dụng trong một thác thông qua phân chia dung lượng và phát hiện điện trở bên trong. Việc sử dụng pin điện rõ ràng kéo dài hiệu quả sử dụng và vòng đời của pin, và làm giảm ô nhiễm môi trường do pin gây ra. Nó được biết đến như là đối tượng phát triển quan trọng hiện tại và trong tương lai.
Tái sử dụng pin điện là một liên kết quan trọng trong việc hình thành chuỗi công nghiệp pin điện vòng kín và có giá trị quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, phục hồi tài nguyên và cải thiện giá trị vòng đời đầy đủ của pin điện. Sau khi ngừng hoạt động, pin điện vẫn có khả năng được sử dụng trong xe điện tốc độ thấp, nguồn điện dự phòng, lưu trữ năng lượng và các lĩnh vực khác có điều kiện hoạt động tương đối tốt và yêu cầu hiệu suất pin thấp sau khi thử nghiệm, sàng lọc và tổ chức lại.
Với sự quảng bá và ứng dụng ngày càng tăng của các phương tiện năng lượng mới, một số lượng lớn pin đã nghỉ hưu sẽ được sản xuất hàng năm, và khái niệm sử dụng thác pin điện đã xuất hiện và thu hút sự chú ý rộng rãi.
Việc sử dụng pin cấp cao có thể cải thiện tỷ lệ sử dụng pin và kéo dài vòng đời của pin, điều này có ý nghĩa rất lớn về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, nhưng việc sử dụng pin cấp phải chú ý đến một số vấn đề:
1. Sử dụng các tế bào đơn vị cơ bản càng nhiều càng tốt, chẳng hạn như pin axit chì đơn 2V, pin lithium khác nhau, bao gồm pin lithium iron phosphate, pin lithium titanate, pin lithium ternary, pin lithium cobalt oxide và pin lithium manganate. Đợi. Pin được đóng gói hàng loạt với nhiều đơn vị, chẳng hạn như pin axit chì 6V (3 đơn vị 2V) và pin axit chì 12V (6 đơn vị 2V), không phù hợp để sử dụng cascade, chủ yếu là do nội thất của các pin này là nhiều chuỗi Bản thân pin có vấn đề mất cân bằng, không thể giải quyết bên ngoài.
2. Phải tuân thủ nguyên tắc nhóm pin cùng loại. Pin trong nhóm phải cùng loại, nghĩa là phạm vi điện áp làm việc của pin phải giống nhau. Pin có dải điện áp làm việc khác nhau không thể xuất hiện trong cùng một bộ pin và chúng không thể được trộn lẫn ngay cả khi chúng có cùng dung lượng.
3. Nếu điều kiện cho phép, công suất, điện áp và điện trở bên trong nên được đo trước khi bộ pin được lắp ráp, và pin có công suất tương tự và điện trở bên trong nên được chọn càng nhiều càng tốt để giảm sự mở rộng của sự khác biệt nhất quán trong quá trình tái sử dụng.
Vì công suất của pin cấp thường thấp hơn công suất danh nghĩa, để có đủ dung lượng, cần phải sử dụng một số lượng pin lớn hơn để đạt được công suất thiết kế thông qua loạt phù hợp và kết nối song song, vì vậy nó cần phải được lắp ráp theo điều kiện kỹ thuật.
Phương pháp lắp ráp 1: đầu tiên song song và sau đó theo loạt, chẳng hạn như bộ pin cho xe điện bằng phương pháp này.
Phương pháp lắp ráp 2: đầu tiên theo chuỗi và sau đó song song, thường được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu hoặc phòng máy tính.
Cả hai phương pháp lắp ráp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng và phù hợp với các môi trường khác nhau:
Nhược điểm của việc song song trước và sau đó xâu chuỗi: việc lựa chọn các đường kết nối pin đơn vị và thanh bus là rất quan trọng, nếu không nó sẽ gây ra sự khác biệt về sạc và xả pin, và dòng rò rỉ pin riêng lẻ (hoặc lỗi) sẽ ảnh hưởng đến một đơn vị song song, có tác động tương đối lớn đến dung lượng. Ảnh hưởng đến tuổi thọ pin (số dặm); Ưu điểm: dễ quản lý, nếu bạn thêm bộ cân bằng pin, chỉ cần một bộ (bộ) là cần thiết.
Ưu điểm của nối tiếp đầu tiên và sau đó song song: kết nối dễ dàng, bảo trì dễ dàng, phát hiện và xử lý nhanh chóng pin bị lỗi, bảo trì dễ dàng, dung lượng pin đơn vị trong mỗi chuỗi có thể khác nhau, tỷ lệ sử dụng pin cao, dung lượng (nguồn điện) có thể được tùy ý mở rộng, tăng thời gian sao lưu, cải thiện độ tin cậy, đặc biệt phù hợp với các trung tâm dữ liệu; Nhược điểm: Nếu bạn thêm bộ cân bằng pin, cần nhiều bộ (bộ).
4. Các loại pin sau đây không thể tái sử dụng: một là pin có dòng rò rỉ lớn (hoặc tỷ lệ tự xả cao); loại còn lại là pin có ngoại hình bị biến dạng, chẳng hạn như vỏ bị sưng; thứ ba là pin bị rò rỉ.
Cân bằng tế bào Echelon
Ngay cả khi việc sàng lọc pin cấp cao là rất nghiêm ngặt, rất khó để đảm bảo tính nhất quán của pin. Ngay cả khi pin có tính nhất quán tuyệt vời được lắp ráp cùng nhau, vẫn sẽ có sự khác biệt ở các mức độ khác nhau sau hàng chục chu kỳ sạc và xả, và sự khác biệt này sẽ thay đổi khi sử dụng. Sự kéo dài của thời gian dần dần tăng lên, và sự nhất quán sẽ trở nên tồi tệ hơn và tồi tệ hơn. Rõ ràng là sự khác biệt điện áp giữa các pin dần dần tăng lên, và thời gian sạc và xả hiệu quả trở nên ngắn hơn và ngắn hơn. Một số lượng lớn dữ liệu thử nghiệm cho thấy bộ pin có tính nhất quán kém có các đặc điểm sau:
1. Điện áp của tế bào đơn vị rõ ràng là không đồng đều và phân bố không đều;
2. Dung lượng còn lại của pin đơn vị thể hiện sự phân bố rời rạc không đều;
3. Sức đề kháng bên trong của tế bào đơn vị cũng thể hiện sự phân bố rời rạc không đều.
Thông qua thống kê thêm về dữ liệu phát hiện, người ta thấy rằng kẻ giết người lớn nhất của sự mất cân bằng pin là:
1. Chênh lệch nhiệt độ của pin, việc lắp đặt bộ pin thường dày đặc và nhiệt độ pin của mỗi bộ phận khác nhau, ảnh hưởng đến tính nhất quán của pin và tăng tốc độ khác biệt giữa các pin;
2. Sạc và xả nghiêm trọng để đẩy nhanh việc mở rộng sự khác biệt giữa các pin;
Dung lượng của bộ pin lưu trữ năng lượng là rất lớn. Lấy bộ pin 500Ah danh nghĩa làm ví dụ. Giả sử rằng sự khác biệt giữa dung lượng tối đa và dung lượng tối thiểu của pin là 50Ah và sự khác biệt giữa các pin khác dao động từ 5 đến 10Ah, hiệu quả xả tối đa của hệ thống Dung lượng là 450Ah (dự kiến được đánh số là pin D, tương tự bên dưới), giả sử dòng xả là 50A, thời gian xả tối đa lý thuyết là khoảng 9h. Sau thời gian này, pin D sẽ đạt đến điện áp cắt xả và vào trạng thái xả quá mức. Nếu nó tiếp tục xả, nó sẽ làm hỏng nghiêm trọng pin D, và dung lượng hiệu quả tối đa của nó sẽ giảm mạnh, do đó làm giảm thêm dung lượng hiệu quả tối đa của bộ pin. Ngoài ra còn có một vấn đề về tỷ lệ xả. Tốc độ xả của pin dung lượng lớn nhất là 0,1C, tốc độ xả của pin D là 0,11C và tốc độ xả của các loại pin khác là từ 0,1C đến 0,11C. Mỗi pin có một mức độ suy giảm khác nhau, điều này sẽ dẫn đến sự mở rộng dần dần và tăng tốc sự khác biệt và đồng nhất của pin. Tương tự, trong quá trình sạc, sạc ở tốc độ 0,1C, tốc độ sạc của pin D đạt 0,11C, ở mức tối đa và điện áp giới hạn sạc đạt được đầu tiên. Tiếp tục sạc sẽ bước vào trạng thái sạc quá mức, gây thêm thiệt hại cho pin D. Tốc độ sạc của các loại pin khác Nó nằm trong khoảng từ 0,1C đến 0,11C, và sự khác biệt về tốc độ sạc sẽ làm trầm trọng thêm sự khác biệt và tính nhất quán của pin, và nó sẽ tăng tốc. Một bộ pin như vậy cuối cùng sẽ dẫn đến công suất hiệu quả nhỏ hơn và nhỏ hơn và thời gian xả hiệu quả ngắn hơn sau khi sạc và xả lặp đi lặp lại. Ngoài ra còn có một vấn đề nghiêm trọng với bộ pin lưu trữ năng lượng dung lượng lớn, đó là nguy cơ chạy trốn nhiệt. Đối với bộ pin này, nếu không thể phòng ngừa và kiểm soát hiệu quả, pin D có thể trở thành pin có nhiệt độ cao nhất trong quá trình sạc và xả của bộ pin. Nếu một sự cố chạy trốn nhiệt xảy ra, pin sẽ bị loại bỏ hoàn toàn, hoặc thậm chí khiến bộ pin bị hỏng. Nếu bộ pin có thể duy trì mỗi pin mà không cần sạc quá mức và sạc quá mức trong quá trình hoạt động, dung lượng hiệu quả và thời gian xả của bộ pin có thể được đảm bảo và nó luôn trong tình trạng phân rã tự nhiên. Làm thế nào quan trọng nó là để hoạt động đúng cách và an toàn.
Đối với pin D trong ví dụ này, nếu dòng xả có thể tự động giảm xuống dưới 50A, chẳng hạn như 47-48A và dòng 2-3A không đủ được tự động cung cấp bởi các pin dung lượng lớn khác, thì thời gian xả tổng thể có thể vượt quá 9h. Các pin khác đạt đến cuối xả cùng nhau, và không có xả quá mức xảy ra; tương tự, nếu dòng sạc có thể tự động giảm xuống dưới 50A, chẳng hạn như 47-48A, dòng điện 2-3A còn lại sẽ được tự động chuyển sang các pin khác có dung lượng lớn và tự động tăng Dòng sạc của pin dung lượng lớn đạt đến điện áp giới hạn sạc cùng với các pin khác, do đó việc sạc quá mức sẽ không xảy ra. Có thể thấy rằng dòng điện cân bằng phải đạt hơn 5A để đáp ứng các yêu cầu, đặc biệt là khi kết thúc sạc và xả. Từ nguyên tắc cân bằng, chỉ có bộ cân bằng pin chuyển giao mới có thể có thẩm quyền.
Hiện nay, sự tiến bộ của công nghệ cân bằng pin hiệu quả là rất mất cân bằng, đặc biệt là về cân bằng hiện tại và cân bằng hiệu quả. Mặc dù một số giải pháp đã áp dụng công nghệ điều chỉnh đồng bộ, dòng cân bằng tối đa chủ yếu giới hạn ở dưới 5A và dòng cân bằng liên tục chỉ là 1-3A. Không cần đâu. Vì cần hỗ trợ cân bằng hai chiều, hiệu quả chuyển đổi hiện tại thường không cao và vấn đề tự sưởi ấm dưới dòng cân bằng lớn vẫn còn tương đối nổi bật. Một trở ngại quan trọng khác là chi phí thiết bị. Vì hầu hết trong số họ sử dụng chip chỉnh lưu đồng bộ, chi phí tăng lên rất nhiều.
Công nghệ cân bằng tế bào hiệu quả cao
Hiện nay, công nghệ cân bằng pin chuyển năng lượng cao, hiệu quả cao, thời gian thực, năng động đã được đồng chí Chu Bảo Lâm thuộc Cục Vận tải Đại Thanh phát triển thành công sau nhiều năm. Nó lấy công nghệ bằng sáng chế quốc gia (số bằng sáng chế 201220153997.0 và 201520061849.X) làm cốt lõi, và tích hợp công nghệ chỉnh sửa đồng bộ hai chiều tự phát minh (bằng sáng chế được áp dụng cho: bộ cân bằng pin thời gian thực loại chuyển giao với chức năng chỉnh sửa đồng bộ hai chiều, số ứng dụng: 201710799424.2), là công nghệ chỉnh sửa đồng bộ hai chiều không yêu cầu chip chỉnh lưu đồng bộ, không chỉ làm giảm đáng kể chi phí thiết bị, nhưng cũng cải thiện đáng kể hiệu quả cân bằng hiện tại và cân bằng. Đạt được những đột phá trong các chỉ số kỹ thuật cân bằng, với các đặc điểm sau:
1. Phạm vi cân bằng hiện tại là lớn. Một dòng cân bằng lớn có nghĩa là tốc độ cân bằng rất nhanh, xem bảng đính kèm. Hiện tại, bộ cân bằng pin lithium nâng cao đã nhận ra rằng mối quan hệ giữa dòng điện cân bằng và chênh lệch điện áp là khoảng 1A / 13mV. Ví dụ, khi chênh lệch điện áp đạt 130mV, dòng điện cân bằng có thể đạt khoảng 10A, đặc biệt có lợi cho việc cân bằng tốc độ cao.
2. Hiệu quả cân bằng cao. Hiệu quả cân bằng cao có nghĩa là mất điện ít hơn, sử dụng cao hơn và tăng nhiệt độ thấp hơn của thiết bị, xem Bảng 1.
3. Cân bằng động theo thời gian thực. Ở trạng thái tĩnh của bộ pin, sự khác biệt điện áp tối đa trong gói có thể được kiểm soát trong phạm vi 10mV hoặc thậm chí nhỏ hơn (tùy thuộc vào cài đặt chênh lệch điện áp tham chiếu) và nhập trạng thái phát hiện dự phòng vi năng lượng, cho dù bộ pin ở trạng thái sạc hay ở trạng thái xả, một khi chênh lệch điện áp được phát hiện lớn hơn chênh lệch điện áp tham chiếu, nó sẽ bước vào trạng thái cân bằng tốc độ cao ngay lập tức. Ưu điểm lớn nhất của cân bằng động thời gian thực là thời gian cân bằng hiệu quả dài, bộ cân bằng có hiệu quả cao nhất và công nghệ xung độc đáo của nó có khả năng bảo trì và dung lượng tốt cho pin. Hiệu quả cải tiến đã được kiểm tra bởi ứng dụng.
Sử dụng bộ cân bằng tế bào hiện tại cao, hiệu quả cao có thể giảm thiểu pin quá tải, quá tải và lỗi chạy trốn nhiệt. Ngay cả khi sự phân rã dung lượng của bộ pin đã trở thành thực tế là tính nhất quán đã trở nên tồi tệ hơn, nó có thể làm giảm tốc độ phân rã rất tốt. Bằng cách tự động buộc điện áp để duy trì tính nhất quán, nó cũng có thể cải thiện dung lượng hiệu quả của bộ pin ở một mức độ nhất định và kéo dài bộ pin. Tuổi thọ chu kỳ đặc biệt làm giảm đáng kể chi phí sửa chữa và bảo trì.
Hiệu quả sử dụng thực tế: được sử dụng trên 24 chuỗi pin axit chì 2V170Ah đơn được khách hàng trả lại. Dòng điện 17A tiêu chuẩn được sử dụng để sạc và xả. Trong trường hợp không có bộ cân bằng, thời gian xả tối đa sau khi sạc đầy là khoảng 3h. Trong quá trình xả 3 pin, nhiệt rất nghiêm trọng và điện áp bị quá tải nghiêm trọng. Giá trị điện áp thấp hơn 0,5V và một pin là -0,1 V, có sự đảo ngược cực, điện áp của 21 pin dao động từ 1,8 đến 2,0V và vẫn còn rất nhiều năng lượng chưa được giải phóng; sau khi sử dụng nguyên mẫu bộ cân bằng pin trong bài viết này, theo các thông số sạc và xả tiêu chuẩn, sau nhiều chu kỳ sạc và xả, thời gian xả được kéo dài dần đến khoảng 5,5h và hiệu quả được cải thiện hơn 80%. Đối với ba pin tồi tệ nhất, điện áp sau khi xả đều trên 1,5V và điện áp xả dần dần tăng lên, đặc biệt là vấn đề nhiệt nghiêm trọng ngay từ đầu. Cải tiến lớn, nhiệt độ giảm là rất rõ ràng, chỉ có điện áp của 4 pin là khoảng 1,9V, phần còn lại của pin là khoảng 1,8V, năng lượng pin được giải phóng đầy đủ và hiệu quả.
