อันตรายจากแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่สม่ำเสมอคืออะไร?

ความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นสูง ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย ปริมาตรโดยทั่วไปจะไม่ได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่เกินไป แต่จะใช้เซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเดี่ยวจำนวนหนึ่งผ่านขั้วต่อตัวนำแบบอนุกรมและขนานกันเป็นแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งจะสร้างเป็นโมดูลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม จะต้องเผชิญกับปัญหาด้านความสม่ำเสมอ

ความไม่สอดคล้องกันของแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์พารามิเตอร์ที่มักได้แก่ ความจุ ความต้านทานภายใน ความไม่สอดคล้องของแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด ความไม่สอดคล้องของประสิทธิภาพของเซลล์แบตเตอรี่ที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิต จะยิ่งทวีความรุนแรงมากขึ้นในกระบวนการใช้งาน แบตเตอรี่ชุดเดียวกันภายในเซลล์ ยิ่งอ่อนแอก็จะยิ่งอ่อนแอลงเรื่อยๆ และยิ่งอ่อนแอลงอย่างรวดเร็ว รวมถึงระดับการกระจายตัวของพารามิเตอร์ระหว่างเซลล์โมโนเมอร์ โดยยิ่งระดับความชราลึกลงและมากขึ้นเท่าไร ระดับของความชราก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การอ่านที่เกี่ยวข้อง: แบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์มีความสม่ำเสมอแค่ไหน?

บทความนี้จะแนะนำเซลล์ที่ไม่สม่ำเสมอเมื่อใช้แบบอนุกรมหรือร่วมกัน ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และเราควรจัดการกับปัญหาแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่สม่ำเสมออย่างไร

แบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่สม่ำเสมอจะมีอันตรายอย่างไร?

การสูญเสียความจุในการจัดเก็บของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์

ในการออกแบบชุดแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ ความจุโดยรวมจะสอดคล้องกับ "หลักการบาร์เรล" ความจุของเซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่แย่ที่สุดจะกำหนดความจุของชุดแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด เพื่อป้องกันการชาร์จไฟเกินและการคายประจุเกิน ระบบการจัดการแบตเตอรี่จะใช้ตรรกะต่อไปนี้:

ขณะทำการคายประจุ: เมื่อแรงดันไฟเซลล์เดี่ยวต่ำสุดถึงแรงดันไฟตัดการคายประจุ ชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดจะหยุดคายประจุ
ในระหว่างการชาร์จ: เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแต่ละบุคคลแตะแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จ การชาร์จจะหยุดลง

นอกจากนี้ เมื่อใช้งานเซลล์แบตเตอรี่ที่มีความจุเล็กกว่าแบบอนุกรมกับเซลล์แบตเตอรี่ที่มีความจุใหญ่ เซลล์แบตเตอรี่ที่มีความจุเล็กกว่าจะหมดประจุเสมอ ในขณะที่เซลล์แบตเตอรี่ที่มีความจุใหญ่กว่านั้นจะใช้งานความจุเพียงบางส่วนเสมอ ส่งผลให้ความจุของชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดจะมีความจุบางส่วนอยู่ในสถานะไม่ได้ใช้งานอยู่เสมอ

ลดอายุการจัดเก็บของแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์

ในทำนองเดียวกันอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมโซล่าเซลล์ขึ้นอยู่กับเซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีอายุการใช้งานสั้นที่สุด มีแนวโน้มว่าเซลล์ที่มีอายุการใช้งานสั้นที่สุดคือเซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีความจุต่ำ เซลล์ LiFePO4 ที่มีความจุต่ำกว่ามีแนวโน้มที่จะถึงอายุการใช้งานก่อนเนื่องจากจะต้องชาร์จและปล่อยประจุจนเต็มทุกครั้ง เมื่อเชื่อมเป็นกลุ่มเซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่อายุการใช้งานหมดลง ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดก็จะถึงอายุการใช้งานเช่นกัน

เพิ่มความต้านทานภายในของชุดแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

เมื่อกระแสไฟฟ้าเดียวกันไหลผ่านเซลล์ที่มีค่าความต้านทานภายในต่างกัน เซลล์ LiFePO4 ที่มีค่าความต้านทานภายในสูงกว่าจะสร้างความร้อนมากขึ้น ส่งผลให้เซลล์แสงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลให้เซลล์เสื่อมสภาพเร็วขึ้น และความต้านทานภายในก็เพิ่มขึ้นด้วย ความต้านทานภายในและอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะก่อให้เกิดการป้อนกลับเชิงลบ 2 แบบ ซึ่งทำให้เซลล์ที่มีค่าความต้านทานภายในสูงเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

พารามิเตอร์ทั้งสามข้างต้นไม่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ และเซลล์ที่มีอายุมากจะมีความต้านทานภายในที่สูงขึ้นและความจุลดลงมากกว่า แม้ว่าพารามิเตอร์เหล่านี้จะส่งผลต่อกันและกัน แต่ก็จะอธิบายทิศทางอิทธิพลของพารามิเตอร์เหล่านี้แยกกัน ช่วยให้เข้าใจถึงอันตรายจากความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานแสงอาทิตย์ได้ดีขึ้น

จะจัดการกับแบตเตอรี่ลิเธียมโซล่าร์ที่ไม่สม่ำเสมอได้อย่างไร?

การจัดการความร้อน

เพื่อตอบสนองต่อปัญหาที่เซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีความต้านทานภายในไม่สม่ำเสมอสร้างความร้อนในปริมาณที่แตกต่างกัน จึงสามารถรวมระบบการจัดการความร้อนเพื่อควบคุมความแตกต่างของอุณหภูมิในชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดเพื่อให้ความแตกต่างของอุณหภูมิคงอยู่ในช่วงที่เล็ก ด้วยวิธีนี้ แม้ว่าเซลล์ที่สร้างความร้อนได้มากกว่าจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น แต่ก็จะไม่ดึงออกจากเซลล์อื่น และระดับการเสื่อมสภาพจะไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ระบบการจัดการความร้อนทั่วไป ได้แก่ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศและระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

การจัดเรียง

วัตถุประสงค์ของการเรียงลำดับคือเพื่อแยกพารามิเตอร์และแบตช์ต่างๆ ของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตผ่านการคัดเลือก แม้ว่าจะเป็นแบตช์เดียวกันของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตก็ตาม แต่ยังต้องคัดกรองพารามิเตอร์ของความเข้มข้นสัมพันธ์ของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตในชุดแบตเตอรี่ด้วย วิธีการเรียงลำดับได้แก่ การเรียงลำดับแบบคงที่และการเรียงลำดับแบบไดนามิก

การปรับสมดุล

เนื่องจากเซลล์ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีความไม่สม่ำเสมอ แรงดันไฟที่ขั้วของเซลล์บางเซลล์จะสูงกว่าเซลล์อื่นและจะถึงเกณฑ์ควบคุมก่อน ส่งผลให้ความจุของระบบทั้งหมดลดลง ฟังก์ชันปรับสมดุลของระบบการจัดการแบตเตอรี่ BMS สามารถแก้ปัญหานี้ได้ดีมาก

เมื่อเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตเป็นเซลล์แรกที่ไปถึงแรงดันไฟตัดการชาร์จ ในขณะที่แรงดันไฟเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตที่เหลือตามหลังอยู่ BMS จะเริ่มฟังก์ชันปรับสมดุลการชาร์จ หรือเข้าถึงตัวต้านทาน เพื่อปล่อยพลังงานบางส่วนจากเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตแรงดันสูง หรือถ่ายโอนพลังงานไปยังเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตแรงดันต่ำ ด้วยวิธีนี้ เงื่อนไขการตัดการชาร์จจะถูกยกเลิก กระบวนการชาร์จจะเริ่มต้นอีกครั้ง และชุดแบตเตอรี่สามารถชาร์จด้วยพลังงานที่มากขึ้น