La relation entre la technologie d’égaliseur de batterie à haut rendement et les batteries de stockage d’énergie en cascade
La technologie d’équilibrage de la batterie peut améliorer la durée de vie de la batterie et prolonger la durée de service de la batterie. Il convient aux batteries nickel-métal hydrure de grande capacité, aux batteries plomb-acide 2V, aux batteries lithium, aux batteries plomb-acide 6V, aux batteries plomb-acide 12V et aux packs supercondensateurs.
Batterie d’échelle et sélection
Une batterie secondaire fait référence à une batterie qui a été utilisée et qui a atteint sa durée de vie nominale d’origine, et sa capacité a été restaurée en tout ou en partie par d’autres méthodes.
Généralement, la capacité effective de la batterie après 5 ans d’utilisation est d’environ 80%. La désintégration naturelle de la batterie est entrée dans une période stable et peut être utilisée comme une batterie de petite capacité. Grâce à l’utilisation parallèle d’un certain nombre de batteries, la capacité disponible peut être augmentée plusieurs fois, ce qui répond pleinement aux besoins de stockage d’énergie et d’énergie. , la raison de l’utilisation d’un grand nombre de batteries parallèles pour augmenter la capacité de la batterie est la même.
Après l’utilisation d’une batterie pendant 5 ans, la capacité utilisable et la durée de vie de la batterie sont considérablement réduites. Les utilisateurs et les revendeurs le remplacent généralement dans son ensemble. Comme tout le monde le sait, toutes les batteries d’un bloc-batterie n’ont pas besoin d’être remplacées, mais une ou plusieurs des batteries ont une grave dégradation de la capacité. Cela affecte l’ensemble de la batterie. S’il existe plusieurs batteries de ce type, les batteries gravement atténuées sont retirées par détection et d’autres batteries peuvent être réutilisées en cascade grâce à la division de la capacité et à la détection de la résistance interne. L’utilisation en cascade des batteries de puissance prolonge évidemment l’efficacité d’utilisation et le cycle de vie des batteries, et réduit la pollution de l’environnement causée par les batteries. Il est connu comme l’objet de développement clé aujourd’hui et à l’avenir.
La réutilisation des batteries électriques est un maillon clé de la formation d’une chaîne industrielle de batteries électriques en boucle fermée et revêt une valeur importante pour la protection de l’environnement, la récupération des ressources et l’amélioration de la valeur du cycle de vie complet des batteries électriques. Après le démantèlement, les batteries d’alimentation peuvent toujours être utilisées dans les véhicules électriques à basse vitesse, les sources d’alimentation de secours, le stockage d’énergie et d’autres domaines avec des conditions de fonctionnement relativement bonnes et de faibles exigences de performance de la batterie après les tests, le dépistage et la réorganisation.
Avec la promotion et l’application croissantes des véhicules à énergie nouvelle, un grand nombre de batteries retirées du service seront produites chaque année, et le concept d’utilisation en cascade des batteries de puissance a émergé et a attiré l’attention générale.
L’utilisation de batteries echelon peut améliorer le taux d’utilisation des batteries et prolonger le cycle de vie des batteries, ce qui est d’une grande importance en termes d’économie d’énergie et de protection de l’environnement, mais l’utilisation des batteries echelon doit prêter attention à certaines questions:
1. Utilisez autant que possible des cellules unitaires de base, telles que des batteries plomb-acide simples de 2 V, diverses batteries au lithium, y compris des batteries au lithium-fer-phosphate, des batteries au titanate de lithium, des batteries au lithium ternaires, des batteries au lithium-oxyde de cobalt et des batteries au manganate de lithium. Attendre. Les batteries qui sont emballées en série avec plusieurs unités, telles que les batteries plomb-acide 6V (3 unités 2V) et les batteries plomb-acide 12V (6 unités 2V), ne conviennent pas à une utilisation en cascade, principalement parce que l’intérieur de ces batteries est multi-cordes La batterie elle-même a le problème de déséquilibre, qui ne peut pas être résolu à l’extérieur.
2. Le principe du regroupement des batteries du même type doit être respecté. Les batteries du groupe doivent être du même type, c’est-à-dire que la plage de tension de travail des batteries doit être la même. Les batteries avec des plages de tension de travail différentes ne peuvent pas apparaître dans le même bloc-batterie et ne peuvent pas être mélangées même si elles ont la même capacité.
3. Si les conditions le permettent, la capacité, la tension et la résistance interne doivent être mesurées avant l’assemblage de la batterie, et les batteries ayant une capacité et une résistance interne similaires doivent être sélectionnées autant que possible pour réduire l’expansion des différences de consistance pendant la réutilisation.
Étant donné que la capacité des batteries échelonnées est généralement inférieure à la capacité nominale, afin d’obtenir une capacité suffisante, il est nécessaire d’utiliser un plus grand nombre de batteries pour atteindre la capacité de conception grâce à une connexion en série et parallèle appropriée, elle doit donc être assemblée en fonction des conditions techniques.
Méthode d’assemblage 1: d’abord en parallèle, puis en série, comme les batteries pour véhicules électriques utilisant cette méthode.
Méthode d’assemblage 2 : d’abord en série puis en parallèle, souvent utilisée dans les centres de données ou les salles informatiques.
Les deux méthodes d’assemblage ont leurs propres avantages et inconvénients et conviennent à différents environnements:
Inconvénients de la mise en parallèle d’abord, puis de l’enchaînement: le choix des lignes de connexion de la batterie unitaire et des barres de bus est très important, sinon cela entraînera des différences de charge et de décharge de la batterie, et le courant de fuite individuel de la batterie affectera une unité parallèle, ce qui aura un impact relativement important sur la capacité. Affecte la durée de vie de la batterie (kilométrage); avantages: facile à gérer, si vous ajoutez un égaliseur de batterie, un seul ensemble (ensemble) est nécessaire.
Avantages de la série d’abord, puis en parallèle: connexion facile, maintenance facile, détection et manipulation rapides des batteries défectueuses, maintenance facile, la capacité de la batterie unitaire dans chaque chaîne peut être différente, taux d’utilisation élevé de la batterie, la capacité (puissance) peut être étendue arbitrairement, augmenter le temps de sauvegarde, améliorer la fiabilité, particulièrement adapté aux centres de données; Inconvénients: Si vous ajoutez des égaliseurs de batterie, plusieurs ensembles (ensembles) sont nécessaires.
4. Les piles suivantes ne peuvent pas être réutilisées: l’une est une batterie avec un courant de fuite important (ou un taux d’autodécharge élevé); l’autre est une batterie dont l’apparence est déformée, telle qu’une coquille enflée; la troisième est une batterie qui fuit.
Balance cellulaire Echelon
Même si le criblage des batteries échelon est très strict, il est difficile d’assurer la cohérence des batteries. Même si des batteries d’excellente consistance sont assemblées ensemble, il y aura toujours des différences à des degrés divers après des dizaines de cycles de charge et de décharge, et cette différence changera avec l’utilisation. La prolongation du temps augmente progressivement et la cohérence deviendra de plus en plus mauvaise. Il est évident que la différence de tension entre les batteries augmente progressivement et que le temps de charge et de décharge effectif devient de plus en plus court. Un grand nombre de données de test ont révélé que la batterie avec une mauvaise cohérence présente les caractéristiques suivantes:
1. La tension de la cellule unitaire est évidemment inégale et irrégulièrement répartie;
2. La capacité résiduelle de la batterie unitaire présente une distribution discrète irrégulière;
3. La résistance interne de la cellule unitaire présente également une distribution discrète irrégulière.
Grâce à d’autres statistiques sur les données de détection, il est constaté que le plus grand tueur de déséquilibre de batterie est:
1. La différence de température de la batterie, l’installation de la batterie est généralement dense et la température de la batterie de chaque pièce est différente, ce qui affecte la cohérence de la batterie et accélère la différence entre les batteries;
2. Charge et décharge sévères pour accélérer l’expansion des différences entre les batteries;
La capacité de la batterie de stockage d’énergie est très grande. Prenons l’exemple de la batterie nominale de 500 Ah. En supposant que la différence entre la capacité maximale et la capacité minimale de la batterie est de 50Ah, et la différence entre les autres batteries varie de 5 à 10Ah, la décharge effective maximale du système La capacité est de 450Ah (provisoirement numérotée comme batterie D, la même ci-dessous), en supposant que le courant de décharge est de 50A, le temps de décharge maximum théorique est d’environ 9h. Passé ce délai, la batterie D atteindra la tension de coupure de décharge et entrera dans l’état de décharge excessive. S’il continue à se décharger, il endommagera gravement la batterie D et sa capacité effective maximale diminuera fortement, réduisant ainsi davantage la capacité effective maximale de la batterie. Il y a aussi un problème de taux de décharge. Le taux de décharge de la batterie de plus grande capacité est de 0,1 ° C, le taux de décharge de la batterie D est de 0,11 ° C et le taux de décharge des autres batteries est compris entre 0,1 ° C et 0,11 ° C. Chaque batterie a un degré d’atténuation différent, ce qui conduira à une expansion et une accélération progressives des différences et de l’uniformité des batteries. De même, pendant la charge, chargez à un taux de 0,1 ° C, le taux de charge de la batterie D atteint 0,11 ° C, ce qui est au maximum, et la tension limite de charge est atteinte en premier. Continuer à charger entrera dans l’état de surcharge, causant d’autres dommages à la batterie D. Le taux de charge des autres batteries Il est compris entre 0,1 ° C et 0,11 ° C, et la différence de taux de charge aggravera la différence et la cohérence de la batterie, et elle accélérera. Une telle batterie finira par conduire à une capacité effective de plus en plus petite et à un temps de décharge effectif plus court après une charge et une décharge répétées. Il y a aussi un sérieux problème avec la batterie de stockage d’énergie de grande capacité, qui est le risque d’emballement thermique. Pour ce bloc-batterie, si une prévention et un contrôle efficaces ne peuvent pas être effectués, la batterie D peut devenir la batterie avec la température la plus élevée pendant le processus de charge et de décharge du bloc-batterie. Si une panne d’emballement thermique se produit, la batterie sera complètement mise au rebut, voire entraînera la défaillance de la batterie. Si la batterie peut maintenir chaque batterie sans surcharge ni surcharge pendant le fonctionnement, la capacité effective et le temps de décharge de la batterie peuvent être garantis, et il est toujours dans un état de décomposition naturelle. À quel point il est essentiel de fonctionner correctement et en toute sécurité.
Pour la batterie D dans cet exemple, si le courant de décharge peut être automatiquement réduit à moins de 50A, comme 47-48A, et que le courant insuffisant de 2-3A est automatiquement fourni par d’autres batteries de grande capacité, le temps de décharge global peut dépasser 9h. D’autres batteries atteignent la fin de la décharge ensemble, et aucune décharge excessive ne se produit; de même, si le courant de charge peut être automatiquement réduit à moins de 50A, comme 47-48A, le courant 2-3A restant sera automatiquement transféré à d’autres batteries de grande capacité et augmentera automatiquement Le courant de charge de la batterie de grande capacité atteint la tension limite de charge avec d’autres batteries, de sorte qu’une surcharge ne se produira pas. On peut voir que le courant d’égalisation doit atteindre plus de 5A pour répondre aux exigences, en particulier à la fin de la charge et de la décharge. Du principe de l’égalisation, seul l’égaliseur de batterie de transfert peut être compétent.
À l’heure actuelle, les progrès de la technologie efficace d’équilibrage des batteries sont très déséquilibrés, en particulier en termes d’équilibrage du courant et d’efficacité d’équilibrage. Bien que certaines solutions aient adopté la technologie de rectification synchrone, le courant d’équilibrage maximal est généralement limité à moins de 5 A et le courant d’équilibrage continu n’est que de 1 à 3 A. Pas besoin. Comme il est nécessaire de prendre en charge l’égalisation bidirectionnelle, l’efficacité de conversion actuelle n’est généralement pas élevée et le problème d’auto-échauffement sous un courant d’égalisation important est encore relativement important. Un autre obstacle important est le coût de l’équipement. Comme la plupart d’entre eux utilisent des puces de redresseur synchrones, le coût augmente beaucoup.
Technologie d’équilibrage de cellules à haut rendement
À l’heure actuelle, une technologie d’égaliseur de batterie à transfert dynamique à haute puissance, à haute efficacité, en temps réel, a été développée avec succès par le camarade Zhou Baolin du Bureau des transports de Daqing après de nombreuses années. Il prend la technologie de brevet national (numéro de brevet 201220153997.0 et 201520061849.X) comme noyau, et intègre la technologie de rectification synchrone bidirectionnelle auto-inventée (brevet déposé pour: un égaliseur de batterie en temps réel de type transfert avec fonction de rectification synchrone bidirectionnelle, numéro de demande: 201710799424.2), qui est une technologie de rectification synchrone bidirectionnelle qui ne nécessite pas de puce de redresseur synchrone, ce qui réduit non seulement considérablement le le coût de l’équipement, mais améliore également considérablement l’équilibre actuel et l’efficacité de l’équilibre. Réalisation de percées dans les indicateurs techniques équilibrés, avec les caractéristiques suivantes:
1. La plage de courant d’équilibre est grande. Un courant d’égalisation important signifie que la vitesse d’égalisation est très rapide, voir le tableau ci-joint. À l’heure actuelle, l’égaliseur de batterie au lithium amélioré a réalisé que la relation entre le courant d’égalisation et la différence de tension est d’environ 1A / 13mV. Par exemple, lorsque la différence de tension atteint 130 mV, le courant d’égalisation peut atteindre environ 10 A, ce qui est particulièrement propice à l’égalisation à grande vitesse.
2. Efficacité d’équilibre élevée. Une efficacité d’équilibre élevée signifie moins de perte de puissance, une utilisation plus élevée et une augmentation plus faible de la température de l’équipement, voir le tableau 1.
3. Péréquation dynamique en temps réel. Dans l’état statique de la batterie, la différence de tension maximale dans l’unité peut être contrôlée dans les 10 mV ou même plus petite (en fonction du réglage de la différence de tension de référence), et entrer dans l’état de détection de veille de micro-puissance, que la batterie soit dans l’état de charge ou dans l’état de décharge, une fois que la différence de tension est détectée comme étant supérieure à la différence de tension de référence, il entrera immédiatement dans l’état d’égalisation à grande vitesse. Le plus grand avantage de l’égalisation dynamique en temps réel est que le temps d’égalisation effectif est long, que l’égaliseur a la plus grande efficacité et que sa technologie d’impulsion unique a un bon entretien et une bonne capacité pour la batterie. L’effet d’amélioration a été testé par l’application.
L’utilisation d’un égaliseur de cellule à courant élevé et à haut rendement peut minimiser la surcharge de la batterie, la surcharge et les pannes d’emballement thermique. Même si la dégradation de la capacité de la batterie est devenue le fait que la cohérence s’est aggravée, elle peut très bien réduire la vitesse de désintégration. En forçant automatiquement la tension à maintenir la cohérence, il peut également améliorer la capacité effective de la batterie dans une certaine mesure et prolonger la batterie. La durée de vie du cycle, en particulier, réduit considérablement les coûts de réparation et d’entretien.
Effet d’utilisation réelle: utilisé sur 24 chaînes de batteries plomb-acide 2V170Ah uniques retournées par les clients. Le courant standard de 17A est utilisé pour la charge et la décharge. Dans le cas d’aucun égaliseur, le temps de décharge maximal après une charge complète est d’environ 3h. Lors de la décharge de 3 batteries, la chaleur est grave et la tension est gravement surdécharge. La valeur de tension est inférieure à 0,5 V et une batterie est de -0,1 V, il y a une inversion de polarité, la tension de 21 batteries varie de 1,8 à 2,0 V et il y a encore beaucoup de puissance qui n’a pas été libérée; après avoir utilisé le prototype d’égaliseur de batterie dans cet article, sous les paramètres de charge et de décharge standard, après plusieurs cycles de charge et de décharge, le temps de décharge est progressivement étendu à environ 5,5h et l’efficacité est améliorée de plus de 80%. Pour les trois pires batteries, la tension après décharge est supérieure à 1,5 V et la tension de décharge augmente progressivement, en particulier le problème de chaleur grave au début. Grande amélioration, la chute de température est très évidente, seule la tension de 4 batteries est d’environ 1,9 V, le reste des batteries est d’environ 1,8 V, la puissance de la batterie est entièrement et efficacement libérée.
