Seeakusüsteemon kogu energiasalvestussüsteemi tuum, mis koosneb sadadest silindrilistest elementidest võiprismaatilised rakudjadamisi ja paralleelselt. Energiasalvestusakude ebajärjekindlus viitab peamiselt selliste parameetrite nagu aku mahtuvus, sisetakistus ja temperatuur ebajärjekindlusele. Kui ebajärjekindlusega akusid kasutatakse jadamisi ja paralleelselt, tekivad järgmised probleemid:

1. Olemasoleva võimsuse kaotus

Energiasalvestussüsteemis on üksikud elemendid ühendatud järjestikku ja paralleelselt, moodustades akukarbi, akukarbid on ühendatud järjestikku ja paralleelselt, moodustades akuklastri, ning mitu akuklastrit on ühendatud otse sama alalisvoolusiiniga paralleelselt. Aku ebajärjekindluse põhjused, mis viivad kasutatava mahtuvuse vähenemiseni, on jada- ja paralleelühenduse ebajärjekindlus.

• Aku seeria ebajärjekindluse kadu
Tünniprintsiibi kohaselt sõltub akusüsteemi seeriamaht väikseima mahutavusega üksikust akust. Üksiku aku enda ebajärjekindluse, temperatuurierinevuste ja muude ebajärjekindluste tõttu on iga üksiku aku kasutatav mahtuvus erinev. Väikese mahutavusega üksik aku on laadimisel täielikult laetud ja tühjenemisel tühjenenud, mis piirab akusüsteemi teiste üksikpatareide laadimist. Tühjendusmaht vähendab akusüsteemi saadaolevat mahtu. Ilma tõhusa tasakaalustatud haldamiseta süveneb tööaja pikenemisega üksiku aku mahtuvuse vähenemine ja diferentseerimine ning akusüsteemi saadaoleva mahutavuse vähenemine kiireneb veelgi.

• Aku klastri paralleelse ebajärjekindluse kadu

Kui akuklastrid on otse paralleelselt ühendatud, tekib pärast laadimist ja tühjendamist ringvoolu nähtus ning iga akuklastri pinged on sunnitud tasakaalustuma. Rahulolematus ja ammendamatu tühjenemine põhjustavad aku mahtuvuse kadu ja temperatuuri tõusu, kiirendavad aku lagunemist ning vähendavad akusüsteemi saadaolevat mahtuvust.

Lisaks on aku väikese sisetakistuse tõttu klastrite vaheline ebaühtlane vool suur isegi siis, kui klastrite vaheline ebajärjekindlusest tingitud pinge erinevus on vaid paar volti. Nagu allolevas tabelis näidatud elektrijaama mõõdetud andmetel, ulatub laadimisvoolu erinevus 75 A-ni (võrreldes teoreetilise keskmisega on hälve 42%) ning hälbevool viib mõnedes akuklastrites ülelaadimiseni ja ületühjenemiseni; see mõjutab oluliselt laadimise ja tühjendamise efektiivsust, aku eluiga ja võib isegi põhjustada tõsiseid ohutusõnnetusi.

2. Üksikute rakkude kiirenenud diferentseerumine ja lühenenud eluiga, mis on põhjustatud ebajärjekindlast temperatuurist

Temperatuur on energiasalvestussüsteemi eluiga mõjutav kõige olulisem tegur. Kui energiasalvestussüsteemi sisetemperatuur tõuseb 15 °C võrra, lüheneb süsteemi eluiga enam kui poole võrra. Liitiumaku tekitab laadimise ja tühjendamise ajal palju soojust ning üksiku aku temperatuuride erinevus suurendab veelgi sisemise takistuse ja mahtuvuse ebajärjekindlust, mis omakorda kiirendab üksiku aku eristumist, lühendab akusüsteemi tsükli eluiga ja tekitab isegi ohutusriske.

Kuidas toime tulla energiasalvestusakude ebajärjekindlusega?

Aku ebajärjekindlus on paljude praeguste energiasalvestussüsteemide probleemide algpõhjus. Kuigi aku ebajärjekindlust on akude keemiliste omaduste ja rakenduskeskkonna mõju tõttu raske kõrvaldada, saab digitaaltehnoloogiat, jõuelektroonika tehnoloogiat ja energiasalvestustehnoloogiat integreerida elektrienergia kasutamiseks. Elektroonilise tehnoloogia juhitavus minimeerib liitiumaku ebajärjekindluse mõju, mis võib oluliselt suurendada energiasalvestussüsteemide kasutatavat mahtu ja parandada süsteemi ohutust.

• Aktiivse tasakaalustamise tehnoloogia jälgib iga üksiku aku pinget ja temperatuuri reaalajas, kõrvaldab maksimaalselt akude jadaühenduse ebajärjekindluse ning suurendab energiasalvestussüsteemi saadaolevat mahtu kogu elutsükli jooksul enam kui 20%.

• Energiasalvestussüsteemi elektrilises konstruktsioonis teostatakse iga akuploki laadimise ja tühjenemise haldamist eraldi ning akuplokid ei ole ühendatud paralleelselt, mis väldib alalisvoolu paralleelühendusest tingitud ringlusprobleeme ja parandab tõhusalt süsteemi saadaolevat mahtuvust.

• Täpne temperatuuri reguleerimine energiasalvestussüsteemi eluea pikendamiseks

Iga üksiku elemendi temperatuuri kogutakse ja jälgitakse reaalajas. Kolmetasandilise CFD termilise simulatsiooni ja suure hulga eksperimentaalsete andmete abil optimeeritakse akusüsteemi termilist disaini nii, et akusüsteemi üksikute elementide maksimaalne temperatuurierinevus on alla 5 °C, lahendades temperatuuri ebajärjekindlusest tingitud üksikute elementide diferentseerumise probleemi.

Soovite toota kohandatud liitiumakut vastavalt erinõuetele? Lisateabe saamiseks võtke ühendust LIAO meeskonnaga.