Γιατί η εξισορρόπηση κυττάρων έχει σημασία στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας
Στα σύγχρονα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, χιλιάδες μπαταρίες λειτουργούν μαζί κάτω από διαφορετικές σειρές και παράλληλες συνθήκες. Ακόμη και όταν τα κύτταρα παράγονται στην ίδια παρτίδα, η εσωτερική τους αντίσταση, η χωρητικότητα και η ταχύτητα γήρανσης δεν μπορούν ποτέ να παραμείνουν πανομοιότυπα. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι μικρές διαφορές σταδιακά επεκτείνονται. Χωρίς αποτελεσματική διαχείριση εξισορρόπησης, τα αδύναμα κύτταρα θα γίνουν πιο αδύναμα, ενώ τα ισχυρότερα κύτταρα μπορεί να αντιμετωπίσουν συνθήκες υπερφόρτισης ή υπερφόρτισης. Αυτό επηρεάζει άμεσα την απόδοση του συστήματος, τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα, τη λειτουργική ασφάλεια και την κερδοφορία του έργου.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η στρατηγική εξισορρόπησης έχει γίνει μια από τις βασικές τεχνολογίες στη σύγχρονηBMSκαι σχέδιο EMS.
Παθητική εξισορρόπηση: Απλή αλλά περιορισμένη
Η παθητική εξισορρόπηση είναι σήμερα η πιο παραδοσιακή και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος εξισορρόπησης. Σε αυτή τη στρατηγική, οι αντιστάσεις εξισορρόπησης συνδέονται παράλληλα με τις κυψέλες της μπαταρίας. Όταν ορισμένες κυψέλες φτάσουν σε υψηλότερη τάση από άλλες, η περίσσεια ενέργειας εκκενώνεται ως θερμότητα μέσω της αντίστασης μέχρις ότου όλες οι τάσεις των στοιχείων να γίνουν σταθερές. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της παθητικής εξισορρόπησης είναι η απλή δομή και το σχετικά χαμηλό κόστος. Επειδή ο σχεδιασμός του κυκλώματος είναι απλός, εφαρμόζεται συνήθως σε οικιακά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και μικρές εμπορικές εφαρμογές αποθήκευσης.
Ωστόσο, τα μειονεκτήματα είναι επίσης πολύ εμφανή. Η παθητική εξισορρόπηση σπαταλά ενέργεια επειδή η περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται απευθείας σε θερμότητα αντί να επαναχρησιμοποιηθεί. Η ταχύτητα εξισορρόπησης είναι αργή, ειδικά σε συστήματα-μεγάλης χωρητικότητας με σημαντικές διαφορές κυψελών.
Ενεργή εξισορρόπηση: Η κύρια κατεύθυνση για μεγάλα συστήματα αποθήκευσης
Καθώς τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας συνεχίζουν να κινούνται προς μεγαλύτερη χωρητικότητα και απαιτήσεις μεγαλύτερου κύκλου ζωής, οι τεχνολογίες ενεργητικής εξισορρόπησης γίνονται η κύρια κατεύθυνση. Σε αντίθεση με την παθητική εξισορρόπηση, η ενεργητική εξισορρόπηση μεταφέρει ενέργεια από κυψέλες υψηλής-τάσης σε κυψέλες χαμηλής-τάσης αντί να τη διαχέει ως θερμότητα, βελτιώνοντας σημαντικά τη συνολική ενεργειακή απόδοση.
Επί του παρόντος, οι κορυφαίες εταιρείες υιοθετούν διαφορετικές λύσεις ενεργού εξισορρόπησης. Μια κύρια μέθοδος είναι η προσθήκη επαγωγέων, πυκνωτών ή κυκλωμάτων DC/DC στη μονάδα διαχείρισης μπαταριών (BMU). Αυτό επιτρέπει στην ενέργεια να ρέει απευθείας από ισχυρότερα κύτταρα σε ασθενέστερα κύτταρα, βελτιώνοντας την απόδοση εξισορρόπησης μειώνοντας παράλληλα τη σπατάλη ενέργειας.
Μια άλλη ολοένα και πιο δημοφιλής λύση είναι η εγκατάσταση μονάδων DC/DC μέσα σε κουτιά συμπλέγματος-υψηλής-τάσης. Αυτό επιτρέπει την αναγκαστική εξισορρόπηση μεταξύ των συστάδων μπαταριών, αποτρέποντας την αναντιστοιχία χωρητικότητας μεταξύ των συστάδων από το να επηρεάσει ολόκληρο το σύστημα.
Καθώς τα έργα αποθήκευσης{0}}χρήσιμης κλίμακας γίνονται μεγαλύτερα και πιο έξυπνα, η τεχνολογία εξισορρόπησης δεν είναι πλέον απλώς μια λειτουργία προστασίας της μπαταρίας. Σταδιακά γίνεται βασικός παράγοντας που καθορίζει την αποδοτικότητα του συστήματος, την απόδοση του κύκλου ζωής και τη μακροπρόθεσμη-απόδοση της επένδυσης.