De relatie tussen hoogrenderende batterij-equalizertechnologie en cascade-energieopslagbatterijen
De batterijbalanceringstechnologie kan de levensduur van het accupakket verbeteren en de onderhoudstijd van het accupakket verlengen. Het is geschikt voor nikkel-metaalhydride met grote capaciteit, 2V loodzuurbatterijen, lithiumbatterijen, 6V loodzuur, 12V loodzuuraccupakketten en supercondensatorpakketten.
Ladder batterij en selectie
Een secundaire batterij verwijst naar een batterij die is gebruikt en zijn oorspronkelijke ontwerplevensduur heeft bereikt, en waarvan de capaciteit geheel of gedeeltelijk is hersteld door andere methoden.
Over het algemeen is de effectieve capaciteit van de batterij na 5 jaar gebruik ongeveer 80%. Het natuurlijke verval van de batterij is een stabiele periode ingegaan en kan worden gebruikt als een batterij met een kleine capaciteit. Door het parallelle gebruik van een bepaald aantal batterijen kan de beschikbare capaciteit meerdere keren worden verhoogd, wat volledig voldoet aan de behoeften van energieopslag en stroom. , de reden voor het gebruik van een groot aantal parallelle batterijen om de batterijcapaciteit te vergroten is hetzelfde.
Nadat een accupakket 5 jaar in gebruik is geweest, worden de gebruikscapaciteit en accuduur aanzienlijk verkort. Gebruikers en dealers vervangen het meestal als geheel. Zoals iedereen weet, hoeven niet alle batterijen in een batterijpakket te worden vervangen, maar een of meerdere van de batterijen hebben een ernstige capaciteitsvermindering. Het beïnvloedt het hele batterijpakket. Als er meerdere van dergelijke batterijpakketten zijn, worden de ernstig verzwakte batterijen verwijderd door detectie en kunnen andere batterijen in een cascade worden hergebruikt door capaciteitsverdeling en interne weerstandsdetectie. Het cascadegebruik van energiebatterijen verlengt uiteraard de gebruiksefficiëntie en levenscyclus van batterijen en vermindert de milieuvervuiling veroorzaakt door batterijen. Het staat bekend als het belangrijkste ontwikkelingsobject op dit moment en in de toekomst.
Hergebruik van energiebatterijen is een belangrijke schakel in de vorming van een gesloten keten van energiebatterijen en heeft een belangrijke waarde in milieubescherming, terugwinning van hulpbronnen en het verbeteren van de volledige levenscycluswaarde van energiebatterijen. Na ontmanteling kunnen energiebatterijen nog steeds worden gebruikt in elektrische voertuigen met lage snelheid, back-upstroombronnen, energieopslag en andere velden met relatief goede bedrijfsomstandigheden en lage batterijprestatievereisten na testen, screening en reorganisatie.
Met de toenemende promotie en toepassing van nieuwe energievoertuigen, zal elk jaar een groot aantal gepensioneerde batterijen worden geproduceerd, en het concept van cascadegebruik van energiebatterijen is ontstaan en heeft wijdverspreide aandacht getrokken.
Het gebruik van echelonbatterijen kan de bezettingsgraad van batterijen verbeteren en de levenscyclus van batterijen verlengen, wat van groot belang is in termen van energiebesparing en milieubescherming, maar het gebruik van echelonbatterijen moet aandacht besteden aan enkele zaken:
1. Gebruik zoveel mogelijk basiseenheidscellen, zoals 2V enkele loodzuurbatterijen, verschillende lithiumbatterijen, waaronder lithium-ijzerfosfaatbatterijen, lithiumtitanaatbatterijen, ternaire lithiumbatterijen, lithium-kobaltoxidebatterijen en lithiummangaanbatterijen. Wachten. Batterijen die in serie zijn verpakt met meerdere eenheden, zoals 6V loodzuurbatterijen (3 2V-eenheden) en 12V loodzuurbatterijen (6 2V-eenheden), zijn niet geschikt voor cascadegebruik, vooral omdat het interieur van deze batterijen multi-string is De batterij zelf heeft het probleem van onbalans, dat niet extern kan worden opgelost.
2. Het principe van groepering van batterijen van hetzelfde type moet worden gevolgd. De batterijen in de groep moeten van hetzelfde type zijn, dat wil zeggen dat het werkspanningsbereik van de batterijen hetzelfde moet zijn. Batterijen met verschillende werkspanningsbereiken kunnen niet in hetzelfde batterijpakket worden weergegeven en kunnen niet worden gemengd, zelfs niet als ze dezelfde capaciteit hebben.
3. Indien de omstandigheden het toelaten, moeten de capaciteit, de spanning en de interne weerstand worden gemeten voordat het batterijpakket wordt geassembleerd, en moeten batterijen met een vergelijkbare capaciteit en interne weerstand zoveel mogelijk worden geselecteerd om de uitbreiding van consistentieverschillen tijdens hergebruik te verminderen.
Aangezien de capaciteit van echelonbatterijen over het algemeen lager is dan de nominale capaciteit, is het, om voldoende capaciteit te verkrijgen, noodzakelijk om een groter aantal batterijen te gebruiken om de ontwerpcapaciteit te bereiken door middel van geschikte series en parallelle aansluiting, dus het moet worden geassembleerd volgens technische omstandigheden.
Assemblagemethode 1: eerst parallel en vervolgens in serie, zoals accupakketten voor elektrische voertuigen die deze methode gebruiken.
Assemblagemethode 2: eerst in serie en daarna parallel, vaak gebruikt in datacenters of computerruimtes.
Beide assemblagemethoden hebben hun eigen voor- en nadelen en zijn geschikt voor verschillende omgevingen:
Nadelen van eerst parallelliseren en vervolgens stringing: de selectie van batterijverbindingslijnen en busstaven van de eenheid is erg belangrijk, anders zal het verschillen in batterijlading en ontlading veroorzaken, en individuele batterijlekstroom (of fout) zal een parallelle eenheid beïnvloeden, wat een relatief grote impact heeft op de capaciteit. Beïnvloedt de levensduur van de batterij (kilometerstand); voordelen: eenvoudig te beheren, als u een batterij-equalizer toevoegt, is slechts één set (set) nodig.
Voordelen van seriële eerst en dan parallel: eenvoudige aansluiting, eenvoudig onderhoud, snelle detectie en behandeling van defecte batterijen, eenvoudig onderhoud, eenheidsbatterijcapaciteit in elke string kan anders zijn, hoge batterijbenuttingsgraad, capaciteit (vermogen) kan willekeurig worden uitgebreid, verhoog de back-uptijd, verbeter de betrouwbaarheid, vooral geschikt voor datacenters; Nadelen: Als u batterij-equalizers toevoegt, zijn meerdere sets (sets) vereist.
4. De volgende batterijen kunnen niet worden hergebruikt: een daarvan is een batterij met een grote lekstroom (of een hoge zelfontladingssnelheid); de andere is een batterij waarvan het uiterlijk is vervormd, zoals een gezwollen schaal; de derde is een batterij die lekt.
Echelon Celbalans
Zelfs als de screening van echelonbatterijen zeer streng is, is het moeilijk om de consistentie van batterijen te garanderen. Zelfs als batterijen met een uitstekende consistentie aan elkaar worden geassembleerd, zullen er na tientallen laad- en ontlaadcycli nog steeds verschillen zijn in verschillende mate, en dit verschil zal veranderen met gebruik. De verlenging van de tijd neemt geleidelijk toe en de consistentie zal steeds slechter worden. Het is duidelijk dat het spanningsverschil tussen de batterijen geleidelijk toeneemt en de effectieve laad- en ontlaadtijd steeds korter wordt. Uit een groot aantal testgegevens bleek dat het batterijpakket met slechte consistentie de volgende kenmerken heeft:
1. De spanning van de eenheidscel is duidelijk ongelijk en onregelmatig verdeeld;
2. De restcapaciteit van de eenheidsbatterij vertoont een onregelmatige discrete verdeling;
3. De interne weerstand van de eenheidscel vertoont ook een onregelmatige discrete verdeling.
Door verdere statistieken over de detectiegegevens blijkt dat de grootste moordenaar van batterijonbalans is:
1. Het temperatuurverschil van de batterij, de installatie van het batterijpakket is meestal dicht en de batterijtemperatuur van elk onderdeel is anders, wat de consistentie van de batterij beïnvloedt en het verschil tussen de batterijen versnelt;
2. Ernstige lading en ontlading om de uitbreiding van verschillen tussen batterijen te versnellen;
De capaciteit van het energieopslagbatterijpakket is zeer groot. Neem de nominale 500Ah-batterij als voorbeeld. Ervan uitgaande dat het verschil tussen de maximale capaciteit en de minimale capaciteit van de batterij 50Ah is en het verschil tussen andere batterijen varieert van 5 tot 10Ah, de maximale effectieve ontlading van het systeem De capaciteit is 450Ah (voorlopig genummerd als D-batterij, hetzelfde hieronder), ervan uitgaande dat de ontlaadstroom 50A is, is de theoretische maximale ontlaadtijd ongeveer 9 uur. Na deze tijd zal de D-batterij de ontladingsgrensspanning bereiken en in de overontladingstoestand komen. Als het blijft ontladen, zal het de D-batterij ernstig beschadigen en zal de maximale effectieve capaciteit sterk afnemen, waardoor de maximale effectieve capaciteit van het batterijpakket verder wordt verminderd. Er is ook een probleem met de ontladingsgraad. De ontladingssnelheid van de batterij met de grootste capaciteit is 0.1C, de ontladingssnelheid van de D-batterij is 0.11C en de ontladingssnelheid van andere batterijen ligt tussen 0.1C en 0.11C. Elke batterij heeft een andere mate van demping, wat zal leiden tot een geleidelijke uitbreiding en versnelling van de verschillen en uniformiteit van de batterijen. Evenzo, tijdens het opladen, opladen met een snelheid van 0,1C, bereikt de laadsnelheid van de D-batterij 0,11C, wat maximaal is, en de laadlimietspanning wordt als eerste bereikt. Als u doorgaat met opladen, gaat u in de overlaadstatus, waardoor de D-batterij verder wordt beschadigd. De oplaadsnelheid van andere batterijen Het ligt tussen 0,1C en 0,11C, en het verschil in laadsnelheid zal het verschil en de consistentie van de batterij verergeren en het zal versnellen. Zo'n accupakket zal uiteindelijk leiden tot steeds kleinere effectieve capaciteit en kortere effectieve ontlaadtijd na herhaald laden en ontladen. Er is ook een ernstig probleem met het batterijpakket voor energieopslag met grote capaciteit, wat het risico is van thermische wegloop. Voor dit batterijpakket kan de D-batterij, als er geen effectieve preventie en controle kan worden uitgevoerd, de batterij met de hoogste temperatuur tijdens het laad- en ontlaadproces van het batterijpakket. Als er een thermische op hol geslagen storing optreedt, wordt de batterij volledig gesloopt of zelfs het batterijpakket defect. Als het batterijpakket elke batterij kan onderhouden zonder overladen en overladen tijdens bedrijf, kan de effectieve capaciteit en ontlaadtijd van het batterijpakket worden gegarandeerd en is het altijd in een staat van natuurlijk verval. Hoe belangrijk het is om goed en veilig te werken.
Voor de D-batterij in dit voorbeeld, als de ontlaadstroom automatisch kan worden verlaagd tot onder 50A, zoals 47-48A, en de onvoldoende 2-3A-stroom automatisch wordt geleverd door andere batterijen met grote capaciteit, dan kan de totale ontlaadtijd meer dan 9 uur bedragen. Andere batterijen bereiken samen het einde van de ontlading en er treedt geen overontlading op; evenzo, als de laadstroom automatisch kan worden verlaagd tot onder 50A, zoals 47-48A, wordt de resterende 2-3A-stroom automatisch overgebracht naar andere batterijen met een grote capaciteit en verhoogt automatisch De laadstroom van de batterij met grote capaciteit bereikt de laadlimietspanning samen met andere batterijen, zodat overbelasting niet zal optreden. Het is te zien dat de egalisatiestroom meer dan 5A moet bereiken om aan de vereisten te voldoen, vooral aan het einde van het laden en ontladen. Vanuit het principe van egalisatie kan alleen de equalizer van de overdrachtsbatterij competent zijn.
Op dit moment is de vooruitgang van effectieve batterijbalanceringstechnologie zeer onevenwichtig, vooral in termen van het balanceren van stroom en balanceringsefficiëntie. Hoewel sommige oplossingen synchrone rectificatietechnologie hebben toegepast, is de maximale balanceringsstroom meestal beperkt tot minder dan 5A en is de continue balanceringsstroom slechts 1-3A. Niet nodig. Omdat het noodzakelijk is om bidirectionele egalisatie te ondersteunen, is de huidige conversie-efficiëntie meestal niet hoog en is het zelfverhittingsprobleem onder grote egalisatiestroom nog steeds relatief prominent. Een ander belangrijk obstakel zijn de kosten van apparatuur. Omdat de meeste van hen synchrone gelijkrichterchips gebruiken, stijgen de kosten veel.
Hoogrenderende celbalanceringstechnologie
Op dit moment is een krachtige, zeer efficiënte, real-time, dynamische overdracht batterij equalizer technologie met succes ontwikkeld door kameraad Zhou Baolin van Daqing Transportation Bureau na vele jaren. Het neemt de nationale octrooitechnologie (patentnummer 201220153997.0 en 201520061849.X) als kern en integreert de zelf uitgevonden bidirectionele synchrone rectificatietechnologie (patent aangevraagd: een overdrachtstype real-time batterij-equalizer met bidirectionele synchrone rectificatiefunctie, aanvraagnummer: 201710799424.2), een bidirectionele synchrone rectificatietechnologie die geen synchrone gelijkrichterchip vereist, die niet alleen de apparatuurkosten, maar verbetert ook de balansstroom- en balansefficiëntie aanzienlijk. Doorbraken bereikt in evenwichtige technische indicatoren, met de volgende kenmerken:
1. Het saldostroombereik is groot. Een grote egalisatiestroom betekent dat de egalisatiesnelheid erg snel is, zie de bijgevoegde tabel. Op dit moment heeft de verbeterde lithiumbatterij equalizer zich gerealiseerd dat de relatie tussen de egalisatiestroom en het spanningsverschil ongeveer 1A / 13mV is. Wanneer het spanningsverschil bijvoorbeeld 130mV bereikt, kan de egalisatiestroom ongeveer 10A bereiken, wat vooral bevorderlijk is voor snelle egalisatie.
2. Hoge balans efficiëntie. Hoge evenwichtsefficiëntie betekent minder vermogensverlies, hoger gebruik en lagere temperatuurstijging van apparatuur, zie tabel 1.
3. Real-time dynamische egalisatie. In de statische toestand van het batterijpakket kan het maximale spanningsverschil in het pakket worden geregeld binnen 10mV of zelfs kleiner (afhankelijk van de instelling van het referentiespanningsverschil) en de micro-power standby-detectiestatus invoeren, ongeacht of het batterijpakket zich in de laadtoestand bevindt of in de ontladingstoestand, zodra het spanningsverschil wordt gedetecteerd dat groter is dan het referentiespanningsverschil, het zal onmiddellijk de high-speed egalisatiestatus invoeren. Het grootste voordeel van real-time dynamische egalisatie is dat de effectieve egalisatietijd lang is, de equalizer de hoogste efficiëntie heeft en de unieke pulstechnologie goed onderhoud en capaciteit voor de batterij heeft. Het verbetereffect is getest door de applicatie.
Het gebruik van een high-current, high-efficiency cel equalizer kan overbelasting, overdischarge en thermische runaway storingen van de batterij minimaliseren. Zelfs als het capaciteitsverval van het batterijpakket het feit is geworden dat de consistentie slechter is geworden, kan het de vervalsnelheid heel goed verminderen. Door de spanning automatisch te dwingen om de consistentie te behouden, kan het ook de effectieve capaciteit van het batterijpakket tot op zekere hoogte verbeteren en het batterijpakket verlengen. Met name de levensduur van de cyclus verlaagt de reparatie- en onderhoudskosten aanzienlijk.
Effectief gebruikseffect: gebruikt op 24 snaren van enkele 2V170Ah loodzuurbatterijen die door klanten worden geretourneerd. De standaard 17A stroom wordt gebruikt voor het laden en ontladen. In het geval van geen equalizer is de maximale ontlaadtijd na volledige lading ongeveer 3 uur. Tijdens het ontladen van 3 batterijen is de warmte ernstig en wordt de spanning ernstig overbelast. De spanningswaarde is lager dan 0,5 V, en één batterij is -0,1 V, er is een polariteitsomkering, de spanning van 21 batterijen varieert van 1,8 tot 2,0 V, en er is nog steeds veel vermogen dat niet is vrijgegeven; na gebruik van het prototype van de batterij-equalizer in dit artikel, onder de standaard laad- en ontlaadparameters, na verschillende laad- en ontlaadcycli , wordt de ontlaadtijd geleidelijk verlengd tot ongeveer 5,5 uur en wordt de efficiëntie met meer dan 80% verbeterd. Voor de drie slechtste batterijen is de spanning na ontlading allemaal boven de 1,5V en stijgt de ontladingsspanning geleidelijk, vooral het probleem van ernstige hitte in het begin. Grote verbetering, de temperatuurdaling is zeer duidelijk, alleen de spanning van 4 batterijen is ongeveer 1,9V, de rest van de batterijen zijn ongeveer 1,8V, de batterij wordt volledig en effectief vrijgegeven.
