La relación entre la tecnología de ecualizador de batería de alta-eficiencia y las baterías de almacenamiento de energía en cascada
La tecnología de equilibrio de la batería puede mejorar la vida útil del paquete de baterías y prolongar el tiempo de servicio del paquete de baterías. Es adecuado para baterías de hidruro metálico de níquel-de gran capacidad{0}}, baterías de plomo-ácido de 2 V, baterías de litio, plomo-ácido de 6 V, plomo-ácido de 12 V Paquetes de baterías y paquetes de supercondensadores.
Batería de escalera y selección.
Una batería secundaria se refiere a una batería que se ha utilizado y ha alcanzado su vida útil original, y su capacidad se ha restaurado en su totalidad o en parte por otros métodos.
Generalmente, la capacidad efectiva de la batería después de 5 años de uso es de alrededor del 80 por ciento. La descomposición natural de la batería ha entrado en un período estable y se puede utilizar como una batería de pequeña-capacidad. Mediante el uso paralelo de una cierta cantidad de baterías, la capacidad disponible se puede aumentar varias veces, lo que satisface completamente las necesidades de almacenamiento de energía y potencia. , la razón para usar una gran cantidad de baterías en paralelo para aumentar la capacidad de la batería es la misma.
Después de que una batería se haya utilizado durante 5 años, la capacidad utilizable y la vida útil de la batería se acortan significativamente. Los usuarios y distribuidores suelen sustituirlo en su totalidad. Como todos saben, no es necesario reemplazar todas las baterías de un paquete de baterías, pero una o varias de las baterías tienen una degradación de capacidad grave. Afecta a toda la batería. Si hay varios paquetes de baterías de este tipo, las baterías severamente atenuadas se eliminan por detección y otras baterías se pueden reutilizar en una cascada a través de la división de capacidad y la detección de resistencia interna. La utilización en cascada de baterías eléctricas obviamente prolonga la eficiencia de uso y el ciclo de vida de las baterías, y reduce la contaminación ambiental causada por las baterías. Es conocido como el objeto de desarrollo clave en la actualidad y en el futuro.
La reutilización de baterías de energía es un eslabón clave en la formación de una cadena industrial de baterías de energía de circuito cerrado-y tiene un valor importante en la protección ambiental, la recuperación de recursos y la mejora del valor del ciclo de vida completo de las baterías de energía. Después del desmantelamiento, las baterías eléctricas aún se pueden usar en vehículos eléctricos de baja-velocidad, fuentes de energía de respaldo, almacenamiento de energía y otros campos con condiciones operativas relativamente buenas y requisitos de bajo rendimiento de la batería después de la prueba, la evaluación y la reorganización.
Con la creciente promoción y aplicación de vehículos de nueva energía, cada año se producirá una gran cantidad de baterías retiradas, y el concepto de utilización en cascada de baterías eléctricas ha surgido y ha atraído una atención generalizada.
La utilización de baterías escalonadas puede mejorar la tasa de utilización de las baterías y prolongar el ciclo de vida de las baterías, lo cual es de gran importancia en términos de ahorro de energía y protección del medio ambiente, pero la utilización de baterías escalonadas debe prestar atención a algunos asuntos:
1. Utilice celdas unitarias básicas tanto como sea posible, como baterías de plomo-ácido de 2 V, varias baterías de litio, incluidas baterías de fosfato de hierro y litio, baterías de titanato de litio, baterías de litio ternarias, baterías de óxido de cobalto y litio y manganato de litio. pilas Esperar. Las baterías empaquetadas en serie con varias unidades, como las baterías de plomo-ácido de 6 V (3 unidades de 2 V) y las baterías de plomo-ácido de 12 V (6 unidades de 2 V), no son adecuadas para el uso en cascada, principalmente porque el interior de estas baterías es de múltiples -cadenas. La batería en sí tiene el problema del desequilibrio, que no se puede resolver externamente.
2. Se debe seguir el principio de agrupar baterías del mismo tipo. Las baterías del grupo deben ser del mismo tipo, es decir, el rango de voltaje de trabajo de las baterías debe ser el mismo. Las baterías con diferentes rangos de voltaje de trabajo no pueden aparecer en el mismo paquete de baterías y no se pueden mezclar incluso si tienen la misma capacidad.
3. Si las condiciones lo permiten, la capacidad, el voltaje y la resistencia interna deben medirse antes de ensamblar el paquete de baterías, y deben seleccionarse baterías con capacidad y resistencia interna similares tanto como sea posible para reducir la expansión de las diferencias de consistencia durante la reutilización.
Dado que la capacidad de las baterías escalonadas es generalmente inferior a la capacidad nominal, para obtener la capacidad suficiente, es necesario utilizar una mayor cantidad de baterías para lograr la capacidad de diseño a través de una conexión en serie y paralelo adecuada, por lo que debe ensamblarse de acuerdo con a las condiciones técnicas.
Método de ensamblaje 1: primero en paralelo y luego en serie, como los paquetes de baterías para vehículos eléctricos que utilizan este método.
Método de montaje 2: primero en serie y luego en paralelo, a menudo utilizado en centros de datos o salas de ordenadores.
Ambos métodos de montaje tienen sus propias ventajas y desventajas y son adecuados para diferentes entornos:
Desventajas de conectar en paralelo primero y luego encadenar: la selección de las líneas de conexión de la batería de la unidad y las barras colectoras es muy importante, de lo contrario, causará diferencias en la carga y descarga de la batería, y la corriente de fuga (o falla) de la batería individual afectará una unidad paralela, que tiene un impacto relativamente grande en la capacidad. Afecta la duración de la batería (kilometraje); ventajas: fácil de manejar, si agrega un ecualizador de batería, solo se necesita un conjunto (conjunto).
Ventajas de la serie primero y luego el paralelo: fácil conexión, fácil mantenimiento, detección y manejo rápidos de baterías defectuosas, fácil mantenimiento, la capacidad de la batería de la unidad en cada cadena puede ser diferente, alta tasa de utilización de la batería, la capacidad (potencia) puede expandirse arbitrariamente, aumentar Tiempo de respaldo, mejora la confiabilidad, especialmente adecuado para centros de datos; Desventajas: si agrega ecualizadores de batería, se requieren múltiples conjuntos (conjuntos).
4. Las siguientes baterías no se pueden reutilizar: una es una batería con una gran corriente de fuga (o una alta tasa de autodescarga); la otra es una batería cuyo aspecto es deformado, como un caparazón hinchado; el tercero es una batería que tiene fugas.
Equilibrio celular de escalón
Incluso si la evaluación de las baterías escalonadas es muy estricta, es difícil garantizar la consistencia de las baterías. Incluso si se ensamblan baterías con una consistencia excelente, aún habrá diferencias en diversos grados después de docenas de ciclos de carga y descarga, y esta diferencia cambiará con el uso. La prolongación del tiempo aumenta gradualmente y la consistencia empeorará cada vez más. Es obvio que la diferencia de voltaje entre las baterías aumenta gradualmente y el tiempo efectivo de carga y descarga se vuelve cada vez más corto. Una gran cantidad de datos de prueba encontraron que el paquete de batería con poca consistencia tiene las siguientes características:
1. El voltaje de la celda unitaria es obviamente desigual e irregularmente distribuido;
2. La capacidad residual de la batería de la unidad presenta una distribución discreta irregular;
3. La resistencia interna de la celda unitaria también presenta una distribución discreta irregular.
A través de más estadísticas sobre los datos de detección, se encuentra que el mayor asesino del desequilibrio de la batería es:
1. La diferencia de temperatura de la batería, la instalación del paquete de batería suele ser densa y la temperatura de la batería de cada parte es diferente, lo que afecta la consistencia de la batería y acelera la diferencia entre las baterías;
2. Carga y descarga severa para acelerar la expansión de las diferencias entre las baterías;
La capacidad de la batería de almacenamiento de energía es muy grande. Tome el paquete de baterías de 500Ah nominales como ejemplo. Suponiendo que la diferencia entre la capacidad máxima y la capacidad mínima de la batería es de 50Ah, y la diferencia entre otras baterías oscila entre 5 y 10Ah, la descarga efectiva máxima del sistema La la capacidad es de 450Ah (numerada tentativamente como batería D, la misma a continuación), suponiendo que la corriente de descarga sea de 50A, el tiempo de descarga máximo teórico es de unas 9 h. Después de este tiempo, la batería D alcanzará el voltaje de corte-de descarga y entrará en el estado de sobre-descarga. Si continúa descargándose, dañará gravemente la batería D y su capacidad efectiva máxima disminuirá drásticamente, lo que reducirá aún más la capacidad efectiva máxima del paquete de baterías. También hay un problema de tasa de descarga. La tasa de descarga de la batería de mayor capacidad es 0.1C, la tasa de descarga de la batería D es 0.11C y la tasa de descarga de otras baterías está entre 0.1C y 0.11C. Cada batería tiene un grado de atenuación diferente, lo que conducirá a una expansión y aceleración gradual de las diferencias y uniformidad de las baterías. De manera similar, durante la carga, cargue a una tasa de 0.1C, la tasa de carga de la batería D alcanza 0.11C, que es el máximo, y el voltaje límite de carga se alcanza primero. Si continúa cargando, entrará en estado de sobrecarga, lo que causará más daño a la batería D. La tasa de carga de otras baterías está entre 0,1 C y 0,11 C, y la diferencia en la tasa de carga agravará la diferencia y la consistencia de la batería, y se acelerará. Tal paquete de baterías conducirá eventualmente a una capacidad efectiva cada vez más pequeña y un tiempo de descarga efectivo más corto después de repetidas cargas y descargas. También existe un problema grave con el paquete de baterías de almacenamiento de energía de gran-capacidad, que es el riesgo de fuga térmica. Para este paquete de baterías, si no se puede llevar a cabo una prevención y control efectivos, la batería D puede convertirse en la batería con la temperatura más alta durante el proceso de carga y descarga del paquete de baterías. Si ocurre una falla por fuga térmica, la batería se desechará por completo o incluso hará que falle el paquete de baterías. Si el paquete de baterías puede mantener cada batería sin sobrecargar ni descargar en exceso durante el funcionamiento, se puede garantizar la capacidad efectiva y el tiempo de descarga del paquete de baterías, y siempre se encuentra en un estado de descomposición natural. Lo crítico que es operar correctamente y con seguridad.
Para la batería D de este ejemplo, si la corriente de descarga se puede reducir automáticamente por debajo de 50 A, como 47-48 A, y la corriente insuficiente de 2-3 A se proporciona automáticamente por otros grandes{{9 }}baterías de capacidad, entonces el tiempo total de descarga puede exceder las 9h. Otras baterías alcanzan el final de la descarga juntas y no se produce una descarga excesiva; Del mismo modo, si la corriente de carga se puede reducir automáticamente por debajo de 50 A, como 47-48 A, la corriente restante de 2-3 A se transferirá automáticamente a otras baterías con gran capacidad y aumentará automáticamente La corriente de carga de la batería de gran capacidad alcanza el voltaje límite de carga junto con otras baterías, para que no ocurra una sobredescarga. Se puede ver que la corriente de ecualización debe alcanzar más de 5A para cumplir con los requisitos, especialmente al final de la carga y descarga. Desde el principio de ecualización, solo el ecualizador de la batería de transferencia puede ser competente.
En la actualidad, el progreso de la tecnología efectiva de balanceo de baterías está muy desequilibrado, especialmente en términos de balanceo de corriente y eficiencia de balanceo. Aunque algunas soluciones han adoptado la tecnología de rectificación síncrona, la corriente de equilibrio máxima se limita principalmente a menos de 5A, y la corriente de equilibrio continua es solo 1-3A. No hay necesidad. Dado que es necesario admitir la ecualización bidireccional, la eficiencia de conversión de corriente generalmente no es alta y el problema de autocalentamiento bajo una gran corriente de ecualización sigue siendo relativamente importante. Otro obstáculo importante es el costo del equipo. Dado que la mayoría de ellos usan chips rectificadores síncronos, el costo aumenta mucho.
Tecnología de equilibrio de celdas de alta-eficiencia
En la actualidad, el camarada Zhou Baolin de la Oficina de Transporte de Daqing ha desarrollado con éxito una tecnología de ecualizador de batería de transferencia dinámica en tiempo real{{0}}de alta{{0}}potencia, alta-eficiencia,-después de muchos años. Toma la tecnología de patente nacional (número de patente 201220153997.0 y 201520061849.X) como núcleo e integra la tecnología de rectificación síncrona bidireccional-inventada por uno mismo (patente solicitada para: un ecualizador de batería en tiempo real-tipo transferencia con función de rectificación síncrona bidireccional, número de solicitud: 201710799424.2), que es una tecnología de rectificación síncrona bidireccional que no requiere un chip rectificador síncrono, que no solo reduce en gran medida el costo del equipo, sino que también mejora en gran medida la corriente de equilibrio y la eficiencia del equilibrio. Logró avances en indicadores técnicos balanceados, con las siguientes características:
1. El rango de corriente de equilibrio es grande. Una corriente de ecualización grande significa que la velocidad de ecualización es muy rápida, consulte la tabla adjunta. En la actualidad, el ecualizador de batería de litio mejorado se ha dado cuenta de que la relación entre la corriente de ecualización y la diferencia de voltaje es de aproximadamente 1A/13mV. Por ejemplo, cuando la diferencia de voltaje alcanza los 130 mV, la corriente de ecualización puede alcanzar alrededor de 10 A, lo que es especialmente propicio para la ecualización de alta-velocidad.
2. Alta eficiencia de equilibrio. La alta eficiencia de equilibrio significa menos pérdida de energía, mayor utilización y menor aumento de temperatura del equipo, consulte la Tabla 1.
3. Ecualización dinámica en-tiempo real. En el estado estático del paquete de baterías, la diferencia máxima de voltaje en el paquete se puede controlar dentro de 10 mV o incluso menos (dependiendo de la configuración de la diferencia de voltaje de referencia) y entrar en el estado de detección de espera de micro-energía, ya sea que el paquete de baterías esté en estado de carga o en estado de descarga, una vez que se detecte que la diferencia de voltaje es mayor que la diferencia de voltaje de referencia, ingresará inmediatamente al estado de ecualización de alta-velocidad. La mayor ventaja de la ecualización dinámica en tiempo real-es que el tiempo de ecualización efectivo es largo, el ecualizador tiene la mayor eficiencia y su tecnología de pulso única tiene buen mantenimiento y capacidad para la batería. El efecto de mejora ha sido probado por la aplicación.
El uso de un ecualizador de celda de alta-corriente y alta-eficiencia puede minimizar la sobrecarga de la batería, la sobredescarga y las fallas por fuga térmica. Incluso si la disminución de la capacidad de la batería se ha convertido en el hecho de que la consistencia ha empeorado, puede reducir muy bien la velocidad de disminución. Al forzar automáticamente el voltaje para mantener la consistencia, también puede mejorar la capacidad efectiva del paquete de baterías hasta cierto punto y prolongar el paquete de baterías. El ciclo de vida en particular reduce significativamente los costos de reparación y mantenimiento.
Efecto de uso real: utilizado en 24 cadenas de paquetes de baterías de ácido de plomo-Ah individuales de 2V170Ah devueltos por los clientes. La corriente estándar de 17A se utiliza para cargar y descargar. En el caso de que no haya ecualizador, el tiempo máximo de descarga después de la carga completa es de unas 3 horas. Durante la descarga de 3 baterías, el calor es grave y el voltaje se descarga en exceso. El valor de voltaje es inferior a 0.5V, y una batería es -0.1 V, hay una inversión de polaridad, el voltaje de 21 baterías varía de 1.8 a 2.0V, y todavía hay un mucho poder que no ha sido liberado; Después de usar el prototipo de ecualizador de batería en este artículo, bajo los parámetros estándar de carga y descarga, después de varios ciclos de carga y descarga, el tiempo de descarga se extiende gradualmente a aproximadamente 5,5 horas y la eficiencia mejora en más del 80 por ciento. Para las tres peores baterías, el voltaje después de la descarga es superior a 1,5 V, y el voltaje de descarga aumenta gradualmente, especialmente el problema del calor grave al principio. Gran mejora, la caída de temperatura es muy obvia, solo el voltaje de 4 baterías es de alrededor de 1,9 V, el resto de las baterías es de alrededor de 1,8 V, la energía de la batería se libera total y efectivamente.
