A relação entre a tecnologia de equalizador de bateria de alta-eficiência e baterias de armazenamento de energia em cascata
A tecnologia de balanceamento de bateria pode melhorar a vida útil da bateria e prolongar o tempo de serviço da bateria. É adequado para baterias de -níquel-hidreto metálico de grande capacidade, baterias de chumbo-ácido de 2V, baterias de lítio, ácido de chumbo-de 6V, ácido de chumbo-de 12V baterias e supercapacitores.
Bateria e seleção da escada
Uma bateria secundária refere-se a uma bateria que foi usada e atingiu sua vida útil original e sua capacidade foi restaurada total ou parcialmente por outros métodos.
Geralmente, a capacidade efetiva da bateria após 5 anos de uso é de cerca de 80%. A deterioração natural da bateria entrou em um período estável e pode ser usada como uma bateria de pequena-capacidade. Através do uso paralelo de um determinado número de baterias, a capacidade disponível pode ser aumentada várias vezes, o que atende plenamente às necessidades de armazenamento de energia e potência. , a razão para usar um grande número de baterias paralelas para aumentar a capacidade da bateria é a mesma.
Após o uso de uma bateria por 5 anos, a capacidade útil e a vida útil da bateria são significativamente reduzidas. Usuários e revendedores geralmente o substituem como um todo. Como todos sabem, nem todas as baterias de uma bateria precisam ser substituídas, mas uma ou várias baterias apresentam uma séria degradação de capacidade. Afeta toda a bateria. Se houver vários conjuntos de baterias, as baterias severamente atenuadas são removidas por detecção e outras baterias podem ser reutilizadas em cascata por meio da divisão de capacidade e detecção de resistência interna. A utilização em cascata de baterias de energia obviamente prolonga a eficiência de uso e o ciclo de vida das baterias e reduz a poluição ambiental causada pelas baterias. É conhecido como o principal objeto de desenvolvimento no presente e no futuro.
A reutilização de baterias de energia é um elo fundamental na formação de uma-cadeia do setor de baterias de energia de circuito fechado e tem um valor importante na proteção ambiental, recuperação de recursos e melhoria do valor do ciclo de vida completo das baterias de energia. Após a desativação, as baterias de energia ainda podem ser usadas em veículos elétricos de baixa-velocidade, fontes de energia de backup, armazenamento de energia e outros campos com condições operacionais relativamente boas e requisitos de desempenho de bateria baixa após testes, triagem e reorganização.
Com a crescente promoção e aplicação de novos veículos de energia, um grande número de baterias aposentadas será produzido a cada ano, e o conceito de utilização em cascata de baterias de energia surgiu e atraiu ampla atenção.
A utilização de baterias echelon pode melhorar a taxa de utilização das baterias e prolongar o ciclo de vida das baterias, o que é de grande importância em termos de economia de energia e proteção ambiental, mas a utilização de baterias echelon deve atentar para alguns aspectos:
1. Use células unitárias básicas o máximo possível, como baterias de ácido- de chumbo simples de 2 V, várias baterias de lítio, incluindo baterias de lítio de fosfato de ferro, baterias de titanato de lítio, baterias de lítio ternárias, baterias de óxido de cobalto de lítio e manganato de lítio baterias. Esperar. As baterias que são embaladas em série com várias unidades, como baterias de chumbo-ácido de 6 V (3 unidades de 2 V) e baterias de ácido de chumbo de 12 V- (6 unidades de 2 V), não são adequadas para utilização em cascata, principalmente pois o interior dessas baterias é multi-string A própria bateria tem o problema de desequilíbrio, que não pode ser resolvido externamente.
2. Deve ser seguido o princípio de agrupamento de baterias do mesmo tipo. As baterias do grupo devem ser do mesmo tipo, ou seja, a faixa de tensão de trabalho das baterias deve ser a mesma. Baterias com diferentes faixas de tensão de trabalho não podem aparecer na mesma bateria e não podem ser misturadas mesmo que tenham a mesma capacidade.
3. Se as condições permitirem, a capacidade, tensão e resistência interna devem ser medidas antes da montagem da bateria, e baterias com capacidade e resistência interna semelhantes devem ser selecionadas tanto quanto possível para reduzir a expansão das diferenças de consistência durante a reutilização.
Uma vez que a capacidade das baterias escalão é geralmente inferior à capacidade nominal, para obter capacidade suficiente, é necessário utilizar um número maior de baterias para atingir a capacidade de projeto através de conexão série e paralelo adequada, por isso precisa ser montada de acordo com às condições técnicas.
Método de montagem 1: primeiro em paralelo e depois em série, como baterias para veículos elétricos usando este método.
Método de montagem 2: primeiro em série e depois em paralelo, frequentemente usado em data centers ou salas de informática.
Ambos os métodos de montagem têm suas próprias vantagens e desvantagens e são adequados para diferentes ambientes:
Desvantagens do paralelismo primeiro e depois do encadeamento: a seleção das linhas de conexão da bateria da unidade e barramentos é muito importante, caso contrário, causará diferenças na carga e descarga da bateria, e a corrente de fuga individual da bateria (ou falha) afetará uma unidade paralela, que tem um impacto relativamente grande na capacidade. Afeta a vida útil da bateria (quilometragem); vantagens: fácil de gerenciar, se você adicionar um equalizador de bateria, apenas um conjunto (conjunto) é necessário.
Vantagens do serial primeiro e depois do paralelo: fácil conexão, fácil manutenção, rápida detecção e manuseio de baterias defeituosas, fácil manutenção, capacidade da bateria da unidade em cada string pode ser diferente, alta taxa de utilização da bateria, capacidade (potência) pode ser arbitrariamente expandida, aumentar Tempo de backup, melhorar a confiabilidade, especialmente adequado para data centers; Desvantagens: Se você adicionar equalizadores de bateria, vários conjuntos (conjuntos) são necessários.
4. As seguintes baterias não podem ser reutilizadas: uma é uma bateria com grande corrente de fuga (ou alta taxa de auto-descarga); a outra é uma bateria cuja aparência é deformada, como uma concha inchada; o terceiro é uma bateria que vaza.
Equilíbrio Celular Escalonado
Mesmo que a triagem de baterias escalão seja muito rigorosa, é difícil garantir a consistência das baterias. Mesmo que as baterias com excelente consistência sejam montadas juntas, ainda haverá diferenças em vários graus após dezenas de ciclos de carga e descarga, e essa diferença mudará com o uso. O prolongamento do tempo aumenta gradualmente e a consistência se tornará cada vez pior. É óbvio que a diferença de tensão entre as baterias aumenta gradualmente e o tempo efetivo de carga e descarga fica cada vez mais curto. Um grande número de dados de teste descobriu que a bateria com baixa consistência tem as seguintes características:
1. A tensão da célula unitária é obviamente desigual e irregularmente distribuída;
2. A capacidade residual da bateria da unidade apresenta uma distribuição discreta irregular;
3. A resistência interna da célula unitária também apresenta uma distribuição discreta irregular.
Através de mais estatísticas sobre os dados de detecção, verifica-se que o maior assassino do desequilíbrio da bateria é:
1. A diferença de temperatura da bateria, a instalação da bateria geralmente é densa e a temperatura da bateria de cada parte é diferente, o que afeta a consistência da bateria e acelera a diferença entre as baterias;
2. Carga e descarga severas para acelerar a expansão das diferenças entre as baterias;
A capacidade da bateria de armazenamento de energia é muito grande. Tome como exemplo a bateria nominal de 500Ah. Assumindo que a diferença entre a capacidade máxima e a capacidade mínima da bateria é de 50Ah, e a diferença entre outras baterias varia de 5 a 10Ah, a descarga máxima efetiva do sistema a capacidade é de 450Ah (numerada provisoriamente como bateria D, a mesma abaixo), supondo que a corrente de descarga seja 50A, o tempo máximo teórico de descarga é de cerca de 9h. Após este tempo, a bateria D atingirá a tensão de corte-de descarga e entrará no estado de sobre-descarga. Se continuar descarregando, danificará seriamente a bateria D e sua capacidade máxima efetiva diminuirá drasticamente, reduzindo ainda mais a capacidade máxima efetiva da bateria. Há também um problema de taxa de descarga. A taxa de descarga da bateria de maior capacidade é 0.1C, a taxa de descarga da bateria D é 0.11C e a taxa de descarga de outras baterias está entre 0.1C e 0.11C. Cada bateria possui um grau diferente de atenuação, o que levará a uma expansão e aceleração gradual das diferenças e uniformidade das baterias. Da mesma forma, durante o carregamento, carregue a uma taxa de 0,1 C, a taxa de carregamento da bateria D atinge 0,11 C, que está no máximo, e a tensão limite de carregamento é atingida primeiro. Continuar a carregar entrará no estado de sobrecarga, causando mais danos à bateria D. A taxa de carregamento de outras baterias está entre 0,1C e 0,11C, e a diferença na taxa de carregamento agravará a diferença e a consistência da bateria e acelerará. Essa bateria acabará por levar a uma capacidade efetiva cada vez menor e a um tempo de descarga efetivo mais curto após carregamento e descarregamento repetidos. Há também um problema sério com a bateria de armazenamento de energia de grande-capacidade, que é o risco de fuga térmica. Para esta bateria, se a prevenção e o controle eficazes não puderem ser realizados, a bateria D pode se tornar a bateria com a temperatura mais alta durante o processo de carga e descarga da bateria. Se ocorrer uma falha de fuga térmica, a bateria será completamente descartada ou até mesmo causará falha na bateria. Se a bateria puder manter cada bateria sem sobrecarregar e descarregar em excesso durante a operação, a capacidade efetiva e o tempo de descarga da bateria podem ser garantidos, e ela está sempre em estado de deterioração natural. Quão crítico é operar corretamente e com segurança.
Para a bateria D neste exemplo, se a corrente de descarga puder ser reduzida automaticamente para menos de 50A, como 47-48A, e a corrente insuficiente de 2-3A for fornecida automaticamente por outro grande{{9 }}baterias de capacidade, então o tempo total de descarga pode exceder 9h. Outras baterias chegam ao fim da descarga juntas e não ocorre descarga excessiva; Da mesma forma, se a corrente de carga puder ser reduzida automaticamente para menos de 50A, como 47-48A, a corrente restante de 2-3A será automaticamente transferida para outras baterias com grande capacidade e aumentará automaticamente A corrente de carga da bateria de grande capacidade atinge a tensão limite de carga junto com outras baterias, para que não ocorra descarga excessiva. Pode-se observar que a corrente de equalização deve atingir mais de 5A para atender os requisitos, principalmente no final da carga e descarga. A partir do princípio de equalização, apenas o equalizador da bateria de transferência pode ser competente.
Atualmente, o progresso da tecnologia eficaz de balanceamento de baterias é muito desequilibrado, especialmente em termos de balanceamento de corrente e eficiência de balanceamento. Embora algumas soluções tenham adotado a tecnologia de retificação síncrona, a corrente de balanceamento máxima é limitada principalmente a menos de 5A, e a corrente de balanceamento contínua é de apenas 1-3A. Não há necessidade. Uma vez que é necessário suportar equalização bidirecional, a eficiência de conversão de corrente geralmente não é alta, e o problema de autoaquecimento sob grande corrente de equalização ainda é relativamente proeminente. Outro obstáculo importante é o custo do equipamento. Como a maioria deles usa chips retificadores síncronos, o custo aumenta muito.
Tecnologia de balanceamento de células de alta-eficiência
Atualmente, uma tecnologia de equalizador de bateria de transferência dinâmica de alta{{0}}potência, alta-eficiência,-tempo real e transferência dinâmica foi desenvolvida com sucesso pelo camarada Zhou Baolin do Departamento de Transporte de Daqing após muitos anos. Ele usa a tecnologia de patente nacional (número de patente 201220153997.0 e 201520061849.X) como o núcleo e integra a tecnologia de retificação síncrona bidirecional auto{6}}inventada (patente solicitada para: um equalizador de bateria em tempo real do tipo de transferência- com função de retificação síncrona bidirecional, número de aplicação: 201710799424.2), que é uma tecnologia de retificação síncrona bidirecional que não requer um chip retificador síncrono, o que não apenas reduz muito o custo do equipamento, mas também melhora muito a corrente de equilíbrio e a eficiência do equilíbrio. Avanços alcançados em indicadores técnicos equilibrados, com as seguintes características:
1. A faixa de corrente de equilíbrio é grande. Uma grande corrente de equalização significa que a velocidade de equalização é muito rápida, veja a tabela anexa. Atualmente, o equalizador de bateria de lítio aprimorado percebeu que a relação entre a corrente de equalização e a diferença de tensão é de cerca de 1A/13mV. Por exemplo, quando a diferença de tensão atinge 130 mV, a corrente de equalização pode atingir cerca de 10 A, o que é especialmente propício para equalização de alta-velocidade.
2. Alta eficiência de equilíbrio. Alta eficiência de equilíbrio significa menos perda de energia, maior utilização e menor aumento de temperatura do equipamento, consulte a Tabela 1.
3. Equalização dinâmica-em tempo real. No estado estático da bateria, a diferença de tensão máxima na bateria pode ser controlada dentro de 10mV ou até menor (dependendo da configuração da diferença de tensão de referência) e entrar no estado de detecção de micro-energia em espera, se a bateria está no estado de carga ou no estado de descarga, uma vez que a diferença de tensão é detectada como sendo maior que a diferença de tensão de referência, ela entrará no estado de equalização de alta-velocidade imediatamente. A maior vantagem da equalização dinâmica-em tempo real é que o tempo de equalização efetivo é longo, o equalizador tem a mais alta eficiência e sua tecnologia de pulso exclusiva tem boa manutenção e capacidade para a bateria. O efeito de melhoria foi testado pelo aplicativo.
O uso de um equalizador de célula de alta-corrente e alta-eficiência pode minimizar a sobrecarga, descarga excessiva e falhas de fuga térmica da bateria. Mesmo que a queda de capacidade da bateria tenha se tornado o fato de que a consistência piorou, ela pode reduzir muito bem a velocidade de queda. Ao forçar automaticamente a tensão para manter a consistência, também pode melhorar a capacidade efetiva da bateria até certo ponto e prolongar a bateria. A vida útil do ciclo, em particular, reduz significativamente os custos de reparo e manutenção.
Efeito de uso real: usado em 24 sequências de baterias 2V170Ah chumbo-ácidas devolvidas pelos clientes. A corrente padrão de 17A é usada para carregar e descarregar. No caso de não haver equalizador, o tempo máximo de descarga após a carga completa é de cerca de 3h. Durante a descarga de 3 baterias, o calor é grave e a tensão é severamente descarregada. O valor da tensão é menor que 0.5V, e uma bateria é -0.1 V, há uma inversão de polaridade, a tensão de 21 baterias varia de 1,8 a 2,0V, e ainda há um muito poder que não foi liberado; depois de usar o protótipo do equalizador de bateria neste artigo, sob os parâmetros padrão de carga e descarga, após vários ciclos de carga e descarga, o tempo de descarga é gradualmente estendido para cerca de 5,5 horas e a eficiência é melhorada em mais de 80%. Para as três piores baterias, a tensão após a descarga está acima de 1,5V, e a tensão de descarga aumenta gradualmente, especialmente o problema do calor grave no início. Grande melhoria, a queda de temperatura é muito óbvia, apenas a tensão de 4 baterias é de cerca de 1,9V, o restante das baterias é de cerca de 1,8V, a energia da bateria é totalmente e efetivamente liberada.
