Theakkujärjestelmäon koko energian varastointijärjestelmän ydin, joka koostuu sadoista sylinterimäisistä kennoista taiprismaattiset solutsarjassa ja rinnan. Energian varastointiakkujen epäjohdonmukaisuus viittaa pääasiassa parametrien, kuten akun kapasiteetin, sisäisen resistanssin ja lämpötilan, epäjohdonmukaisuuteen. Kun epäjohdonmukaisia ​​akkuja käytetään sarjassa ja rinnan, ilmenee seuraavia ongelmia:

1. Käytettävissä olevan kapasiteetin menetys

Energian varastointijärjestelmässä yksittäiset kennot on kytketty sarjaan ja rinnan muodostaen akkukotelon, akkukotelot on kytketty sarjaan ja rinnan muodostaen akkuklusterin, ja useita akkuklustereita on kytketty suoraan samaan tasavirtakiskoon rinnan. Akun epäjohdonmukaisuuden syitä, jotka johtavat käyttökelpoisen kapasiteetin menetykseen, ovat sarja- ja rinnakkaisepäjohdonmukaisuus.

• Akkusarjan epäjohdonmukaisuushäviö
Tynnyriperiaatteen mukaan akkujärjestelmän sarjakapasiteetti riippuu pienimmän kapasiteetin omaavasta yksittäisestä akusta. Yksittäisen akun epäjohdonmukaisuuden, lämpötilaerojen ja muiden epäjohdonmukaisuuksien vuoksi kunkin yksittäisen akun käytettävissä oleva kapasiteetti on erilainen. Pienikapasiteettinen yksittäinen akku latautuu täyteen ja purkautuu täyteen, mikä rajoittaa akkujärjestelmän muiden yksittäisten akkujen latausta. Purkauskapasiteetti johtaa akkujärjestelmän käytettävissä olevan kapasiteetin vähenemiseen. Ilman tehokasta tasapainoista hallintaa yksittäisen akun kapasiteetin heikkeneminen ja eriytyminen voimistuu käyttöajan kasvaessa, ja akkujärjestelmän käytettävissä olevan kapasiteetin lasku kiihtyy entisestään.

• Akkuklusterin rinnakkaisliitännän epäjohdonmukaisuushäviö

Kun akkuryhmät on kytketty suoraan rinnan, latauksen ja purkauksen jälkeen esiintyy kiertovirtailmiö, ja kunkin akkuryhmän jännitteet joutuvat tasapainottumaan. Jännitehäviö ja ehtymätön purkaus aiheuttavat akun kapasiteetin menetystä ja lämpötilan nousua, kiihdyttävät akun hajoamista ja vähentävät akkujärjestelmän käytettävissä olevaa kapasiteettia.

Lisäksi akun pienen sisäisen resistanssin vuoksi, vaikka klustereiden välinen jännite-ero olisi vain muutama voltti, klustereiden välinen epätasainen virta on suuri. Kuten alla olevassa taulukossa esitetyt voimalaitoksen mitatut tiedot osoittavat, latausvirran ero on jopa 75 A (poikkeama teoreettiseen keskiarvoon verrattuna on 42 %), ja poikkeamavirta johtaa joissakin akkuklustereissa ylilatautumiseen ja ylipurkautumiseen; se vaikuttaa merkittävästi lataus- ja purkaustehokkuuteen, akun käyttöikään ja jopa vakaviin turvallisuusonnettomuuksiin.

2. Yksittäisten solujen nopeutunut erilaistuminen ja lyhentynyt käyttöikä, joka johtuu epätasaisesta lämpötilasta

Lämpötila on kriittisin energian varastointijärjestelmän käyttöikään vaikuttava tekijä. Kun energian varastointijärjestelmän sisälämpötila nousee 15 °C:lla, järjestelmän käyttöikä lyhenee yli puolella. Litium-akku tuottaa paljon lämpöä lataus- ja purkausprosessin aikana, ja yksittäisen akun lämpötilaero lisää entisestään sisäisen resistanssin ja kapasiteetin epätasaisuutta, mikä johtaa yksittäisen akun nopeutuneeseen erilaistumiseen, lyhentää akkujärjestelmän käyttöikää ja jopa aiheuttaa turvallisuusriskejä.

Miten käsitellä energian varastointiakkujen epäjohdonmukaisuutta?

Akkujen epäjohdonmukaisuus on monien nykyisten energian varastointijärjestelmien ongelmien perimmäinen syy. Vaikka akkujen epäjohdonmukaisuutta on vaikea poistaa akkujen kemiallisten ominaisuuksien ja käyttöympäristön vaikutuksen vuoksi, digitaaliteknologia, tehoelektroniikkateknologia ja energian varastointiteknologia voidaan integroida sähkön hyödyntämiseksi. Elektronisen teknologian hallittavuus minimoi litiumakkujen epäjohdonmukaisuuksien vaikutuksen, mikä voi merkittävästi lisätä energian varastointijärjestelmien käyttökapasiteettia ja parantaa järjestelmän turvallisuutta.

• Aktiivinen tasapainotustekniikka valvoo kunkin yksittäisen akun jännitettä ja lämpötilaa reaaliajassa, eliminoi maksimaalisesti akkujen sarjaankytkentöjen epäjohdonmukaisuuden ja lisää energian varastointijärjestelmän käytettävissä olevaa kapasiteettia yli 20 % koko elinkaaren aikana.

• Energian varastointijärjestelmän sähkösuunnittelussa kunkin akkuryhmän lataus- ja purkautumishallinta suoritetaan erikseen, eikä akkuryhmiä ole kytketty rinnan, mikä välttää tasavirran rinnakkaiskytkennän aiheuttaman kierto-ongelman ja parantaa tehokkaasti järjestelmän käytettävissä olevaa kapasiteettia.

• Tarkka lämpötilan säätö energian varastointijärjestelmän käyttöiän pidentämiseksi

Kunkin yksittäisen kennon lämpötilaa kerätään ja seurataan reaaliajassa. Kolmitasoisen CFD-lämpösimulaation ja suuren kokeellisen datan määrän avulla akkujärjestelmän lämpösuunnittelu optimoidaan siten, että akkujärjestelmän yksittäisten kennojen välinen suurin lämpötilaero on alle 5 °C, ja lämpötilaepätasapainosta johtuva yksittäisten kennojen erilaistumisongelma ratkaistaan.

Haluatko valmistaa räätälöityjä litiumparistoja erityisvaatimusten mukaisesti? Ota yhteyttä LIAO-tiimiin saadaksesi lisätietoja.