Lesystème de batterieconstitue le cœur de l'ensemble du système de stockage d'énergie, composé de centaines de cellules cylindriques oucellules prismatiquesen série et en parallèle. L'incohérence des batteries de stockage d'énergie fait principalement référence à l'incohérence de paramètres tels que la capacité, la résistance interne et la température. Lorsque des batteries présentant des incohérences sont utilisées en série et en parallèle, les problèmes suivants surviennent :

1. Perte de capacité disponible

Dans un système de stockage d'énergie, les cellules individuelles sont connectées en série et en parallèle pour former un boîtier de batteries. Ces boîtiers sont ensuite connectés en série et en parallèle pour former un groupe de batteries. Plusieurs groupes de batteries sont connectés directement et en parallèle à la même barre omnibus CC. Les causes d'incohérence des batteries, entraînant une perte de capacité utile, comprennent les incohérences en série et en parallèle.

• Perte due à une incohérence de la série de batteries
Selon le principe du barillet, la capacité totale d'un système de batteries dépend de la batterie ayant la plus faible capacité. En raison des variations inhérentes à chaque batterie, des différences de température et d'autres facteurs, la capacité utile de chacune est différente. La batterie de faible capacité se charge complètement et se décharge complètement, limitant ainsi la capacité de charge et de décharge des autres batteries du système. Il en résulte une diminution de la capacité disponible du système. Sans une gestion équilibrée efficace, l'atténuation et la disparité des capacités entre les batteries s'accentuent avec le temps de fonctionnement, accélérant ainsi la diminution de la capacité disponible du système.

• Perte d'incohérence parallèle du groupe de batteries

Lorsque les batteries sont connectées directement en parallèle, un courant de circulation se produit après la charge et la décharge, forçant ainsi les tensions de chaque batterie à s'équilibrer. Une décharge incomplète et excessive entraîne une perte de capacité et une élévation de température, accélérant la dégradation des batteries et réduisant la capacité disponible du système.

De plus, en raison de la faible résistance interne de la batterie, même si la différence de tension entre les groupes de cellules due à une incohérence n'est que de quelques volts, le courant inégal entre ces groupes sera important. Comme le montrent les données mesurées dans une centrale électrique (tableau ci-dessous), la différence de courant de charge atteint 75 A (soit 42 % de l'écart par rapport à la moyenne théorique). Cet écart de courant peut entraîner une surcharge ou une décharge excessive de certains groupes de cellules, ce qui affecte considérablement l'efficacité de charge et de décharge, la durée de vie de la batterie et peut même provoquer des accidents graves.

2. Différenciation accélérée et durée de vie réduite des cellules individuelles dues à des variations de température.

La température est le facteur le plus critique pour la durée de vie d'un système de stockage d'énergie. Une augmentation de 15 °C de la température interne du système réduit sa durée de vie de plus de moitié. Lors des cycles de charge et de décharge, la batterie au lithium génère une chaleur importante. Les différences de température entre les cellules accentuent les variations de résistance interne et de capacité, accélérant ainsi leur dégradation, réduisant la durée de vie du système et pouvant même engendrer des risques pour la sécurité.

Comment gérer l'inconstance des batteries de stockage d'énergie ?

L'hétérogénéité des batteries est à l'origine de nombreux problèmes dans les systèmes de stockage d'énergie actuels. Bien qu'il soit difficile d'éliminer complètement cette hétérogénéité en raison des caractéristiques chimiques des batteries et de l'influence de l'environnement d'utilisation, l'intégration des technologies numériques, de l'électronique de puissance et du stockage d'énergie permet d'exploiter l'électricité. La maîtrise des technologies électroniques minimise l'impact de cette hétérogénéité, ce qui accroît considérablement la capacité utile des systèmes de stockage d'énergie et améliore leur sécurité.

• La technologie d'équilibrage actif surveille en temps réel la tension et la température de chaque batterie, élimine au maximum l'incohérence de la connexion en série des batteries et augmente la capacité disponible du système de stockage d'énergie de plus de 20 % sur l'ensemble de son cycle de vie.

•Dans la conception électrique du système de stockage d'énergie, la gestion de la charge et de la décharge de chaque groupe de batteries est effectuée séparément, et les groupes de batteries ne sont pas connectés en parallèle, ce qui évite le problème de circulation causé par la connexion en parallèle du courant continu et améliore efficacement la capacité disponible du système.

• Contrôle précis de la température pour prolonger la durée de vie du système de stockage d'énergie

La température de chaque cellule est mesurée et surveillée en temps réel. Grâce à une simulation thermique CFD à trois niveaux et à un grand nombre de données expérimentales, la conception thermique du système de batterie est optimisée. Ainsi, l'écart de température maximal entre les cellules est inférieur à 5 °C, et le problème de la différenciation des cellules due à des variations de température est résolu.

Vous souhaitez produire des batteries au lithium personnalisées selon des exigences particulières ? N'hésitez pas à consulter l'équipe LIAO pour obtenir plus de détails.