ความไม่สมดุลของแรงดันเซลล์ในแบตเตอรี่ C&I: สาเหตุ ความเสี่ยง และวิธีการแก้ไข
คำตอบด่วน:สัญญาณเตือนความไม่สมดุลของแรงดันเซลหมายความว่าการกระจายแรงดันระหว่างเซลล์ที่สูงที่สุดและต่ำที่สุดในสายชุดได้เกินเกณฑ์ BMS — โดยทั่วไปอยู่ที่ 30–50 mV หากไม่ถูกจัดการ เซลล์ที่อ่อนแอที่สุดจะกำหนดขีดจำกัดการชาร์จ/การปล่อยสำหรับตู้ทั้งหมด ทำให้ความจุที่ใช้งานได้ลดลง 5–15% ในช่วงหลายเดือน ความไม่สมดุลส่วนใหญ่เกิดจากช่องว่างในการจัดเรียงเซลล์, อุณหภูมิที่แตกต่างกัน, หรือวงจรการปรับสมดุลที่ล้มเหลว ยังไม่ถือว่าล้มเหลว แต่เป็นการเตือนล่วงหน้าที่ควรบันทึกและตรวจสอบ.
คำว่า "ความไม่สมดุล" หมายถึงอะไร
ในสายชุดของเซลล์ 168 เซลล์ที่มีแรงดัน 3.2 V ตามมาตรฐาน แพ็คแรงดันอยู่ที่ประมาณ 537.6 V ทุกเซลล์เริ่มต้นที่ประมาณ 3.2 V แต่เมื่อผ่านรอบการชาร์จจะมีการเบี่ยงเบน BMS จะวัดแรงดันของแต่ละเซลล์ทุกไม่กี่วินาที เมื่อช่องว่างระหว่างเซลล์ที่สูงที่สุดและต่ำที่สุดข้าม 30 mV BMS จะส่งสัญญาณเตือน เมื่อถึง 50 mV จะส่งสัญญาณเตือนและอาจลดการชาร์จหรือกระแส.
BMS ไม่สามารถทำให้เซลล์ที่อ่อนแอแข็งแกร่งขึ้นได้ มันสามารถชะลอเซลล์ที่แข็งแกร่งลง (การปรับสมดุลแบบพาสซีฟ) หรือย้ายการชาร์จระหว่างกัน (การปรับสมดุลแบบแอคทีฟ) หากสาเหตุพื้นฐานคือเซลล์ที่มีข้อบกพร่อง การปรับสมดุลใดๆ ก็ไม่สามารถแก้ไขได้.
สาเหตุทั่วไป
1. การจัดเรียงเซลล์ที่ไม่เพียงพอที่โรงงานนี่คือสาเหตุหลักในความไม่สมดุลในระยะเริ่มต้นส่วนใหญ่ หากเซลล์จากล็อตการผลิตที่แตกต่างกันถูกประกอบในสายเดียวกัน อัตราการปล่อยตัวเองจะแตกต่างกัน ภายใน 6–12 เดือนของการใช้งานทุกวัน การกระจายแรงดันจะกว้างขึ้น ผู้จัดหาควรจัดเรียงเซลล์ตามความจุและความต้านทานภายในก่อนการบรรจุ.
2. อุณหภูมิที่แตกต่างกันภายในตู้เซลล์ที่อยู่ใกล้ช่องระบายความร้อนทำงานที่อุณหภูมิ 3–5°C ต่ำกว่าเซลล์ที่อยู่ใกล้ผนังตู้ เซลล์ LFP จะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า ดังนั้นเซลล์ที่ร้อนกว่าจะสูญเสียความจุเร็วขึ้น ในช่วง 2–3 ปี สิ่งนี้จะสร้างช่องว่างแรงดันที่คงอยู่ นี่คือเหตุผลที่ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวที่มีความสม่ำเสมอ ±2.5°C ทำงานได้ดีกว่าระบบระบายความร้อนด้วยอากาศในสภาพอากาศร้อน.
3. เซลล์ที่ล้มเหลวหรือการลัดวงจรภายในเซลล์หนึ่งมีการปล่อยตัวเองสูงกว่าเซลล์อื่นๆ มันจะอยู่ต่ำกว่าหลังจากการชาร์จทุกครั้งและสูงกว่าหลังจากการปล่อยทุกครั้ง (แรงดันจะฟื้นตัวเร็วขึ้นจากสถานะที่ต่ำกว่า) ความไม่สมดุลจะเพิ่มขึ้นเดือนต่อเดือน นี่คือสาเหตุเดียวที่ต้องการการเปลี่ยนโมดูล.
4. ความล้มเหลวของวงจรการปรับสมดุลแบบพาสซีฟตัวต้านทานที่ทำให้ BMS ปรับสมดุลแรงดันเซลล์ในระหว่างการปรับสมดุลสูงสุดอาจไหม้ ตัวต้านทานที่มีข้อบกพร่องหมายความว่าเซลล์หนึ่งไม่เคยได้รับการปรับสมดุล และแรงดันของมันจะเบี่ยงเบน นี่คือการซ่อมแซมระดับบอร์ด ไม่ใช่ปัญหาเซลล์.
5. การเบี่ยงเบนการประเมิน SoCบางครั้ง "ความไม่สมดุล" ที่แสดงไม่ใช่ปัญหาฮาร์ดแวร์จริง — อัลกอริธึม SoC ของ BMS เพียงแค่เบี่ยงเบนออกจากการสอบเทียบ รอบการชาร์จ-ปล่อยเต็มรูปแบบจะปรับเทียบการประเมินและสัญญาณเตือนจะหายไป.
ความเสี่ยงหากไม่สนใจ
- ความจุที่ใช้งานได้ลดลงเซลล์ที่อ่อนแอจะกำหนดขีดจำกัดการชาร์จ หากมันถึง 3.65 V ก่อนเวลา การชาร์จจะหยุดก่อนที่ชุดแบตเตอรี่จะเต็ม การสูญเสียความจุ 5–10% ต่อปีเป็นเรื่องปกติ
- การเสื่อมสภาพที่เร่งขึ้นเซลล์ที่อ่อนแอจะมีการใช้งานลึกกว่าที่อื่น ๆ ทำให้การเสื่อมสภาพของมันเร่งขึ้น วงจรที่ไม่สามารถควบคุมได้จะนำไปสู่การเปลี่ยนโมดูล
- ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเซลล์ที่มีการลัดวงจรภายในสามารถร้อนขึ้นเร็วกว่าปกติ สัญญาณเตือนความไม่สมดุลเป็นหนึ่งในสัญญาณที่ตรวจจับได้เร็วที่สุดก่อนเกิดเหตุการณ์ความร้อน
- การปฏิเสธการรับประกันหากบันทึกของ BMS แสดงสัญญาณเตือนความไม่สมดุลที่ยังไม่ได้แก้ไขเป็นเวลา 12 เดือน ผู้ผลิตสามารถโต้แย้งว่าเป็นปัญหาที่เกี่ยวกับการบำรุงรักษา ไม่ใช่ข้อบกพร่องในการผลิต
วิธีการวินิจฉัย
เมื่อสัญญาณเตือนดังขึ้น อย่ากดรีเซ็ต มาตรวจสอบบันทึกข้อมูล BMS และมองหา:
- หมายเลขเซลล์ใดที่มีค่าแรงดันต่ำหรือสูงอย่างต่อเนื่อง?หากเป็นเซลล์เดียวกัน 2–3 เซลล์เสมอ แสดงว่าพวกมันมีข้อบกพร่อง หากตำแหน่งเคลื่อนที่ระหว่างรอบ แสดงว่าปัญหาคืออุณหภูมิหรือการปรับสมดุล
- ความไม่สมดุลกำลังเพิ่มขึ้นหรือไม่?เปรียบเทียบช่องว่างแรงดันในช่วง 30 วัน ค่าที่คงที่ที่ 35 mV ถือว่ารับได้ หากเพิ่มขึ้น 5 mV ต่อสัปดาห์ต้องการการบริการ
- ช่องว่างอุณหภูมิเป็นอย่างไร?หากเซลล์ที่เย็นที่สุดมีอุณหภูมิต่ำกว่าเซลล์ที่ร้อนที่สุด 5°C ความไม่สมดุลนั้นเกิดจากอุณหภูมิ ไม่ใช่ไฟฟ้า
- การทำการปรับเทียบเต็มรูปแบบจะทำให้มันหายไปหรือไม่?ทำการชาร์จเต็มอย่างช้าๆ จนถึง 100% SoC แล้วค้างไว้ 2 ชั่วโมง จากนั้นปล่อยประจุจนถึง 10% หากความแตกต่างแคบลงต่ำกว่า 20 mV แสดงว่าเป็นปัญหาการปรับเทียบ.
การดำเนินการแก้ไขตามความรุนแรง
| ระดับสัญญาณเตือน | ความแตกต่าง | การดำเนินการ |
|---|---|---|
| คำเตือน | 30–40 mV | บันทึกข้อมูล ทำการชาร์จเพื่อปรับสมดุลเต็มรูปแบบ และกำหนดเวลาการตรวจสอบสถานที่ |
| สัญญาณเตือน | 40–60 mV | ลดกระแสชาร์จลง 20% ส่งช่างเทคนิคภายใน 2 สัปดาห์ |
| วิกฤต | >60 mV หรือเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว | นำตู้เก็บออกจากการใช้งาน เปลี่ยนโมดูลที่ได้รับผลกระทบ |
อย่าพยายามเปลี่ยนเซลล์แต่ละเซลล์ภายในโมดูล เซลล์ที่เปลี่ยนจะมีความต้านทานภายในและสถานะสุขภาพที่แตกต่างจากเซลล์ข้างเคียง การกระทำที่ถูกต้องคือการเปลี่ยนโมดูลทั้งหมดภายใต้การรับประกัน.
การป้องกัน
- ต้องการข้อมูลการจัดเรียงเซลล์ในรายงาน FAT ก่อนการจัดส่ง.
- รักษาอุณหภูมิของตู้เก็บให้ภายใน 25°C ± 3°C ทำความสะอาดฟิลเตอร์และบริการ HVAC ตามกำหนด.
- ทำการชาร์จเพื่อปรับสมดุลเต็มรูปแบบอย่างน้อยปีละ 1 ครั้ง.
- ส่งออกบันทึก BMS ทุกเดือนและติดตามแนวโน้มความแตกต่างของแรงดัน ไม่ใช่แค่เหตุการณ์สัญญาณเตือน.
ความไม่สมดุลของแรงดันเซลไม่ใช่วิกฤต มันเป็นการเตือนล่วงหน้า ระบบที่มีอายุ 10–15 ปีคือระบบที่มีคนสังเกตเห็นการกระจาย 35 mV ในเดือนที่ 6 และกำหนดการเข้ารับบริการ แทนที่จะรอให้สัญญาณเตือนลดการผลิตในเดือนที่ 24.
Ruibit ตรวจสอบแนวโน้มข้อมูล BMS สำหรับตู้ Dawnice ทุกตัวที่เราจัดส่ง และการตรวจสอบระยะไกลของเราจะทำเครื่องหมายการเติบโตของการกระจายแรงดันก่อนที่ทีมงาน vor จะเห็นสัญญาณเตือนบนแดชบอร์ด.
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: การกระจายแรงดันเซล 30 mV เป็นเรื่องปกติหรือไม่?ในช่วงเริ่มต้นของอายุ คาดหวังว่าจะต่ำกว่า 10 mV โดยในปีที่ 3 การกระจาย 20–30 mV เป็นการเสื่อมสภาพตามปกติ การกระจายที่สูงกว่า 40 mV ที่กำลังเติบโตต้องการการตรวจสอบ.
ถาม: ฉันสามารถลบสัญญาณเตือนโดยการรีเซ็ต BMS ได้หรือไม่?ชั่วคราว ใช่ แต่ความไม่สมดุลพื้นฐานจะกลับมาในไม่กี่รอบ การรีเซ็ตโดยไม่มีการวินิจฉัยจะซ่อนปัญหาและอาจทำให้การเรียกร้องการรับประกันเป็นโมฆะในภายหลัง.
ถาม: ฉันสูญเสียความจุไปเท่าไหร่จากความไม่สมดุลของแรงดัน?การกระจาย 40 mV โดยทั่วไปจะลดความจุที่ใช้งานได้ลง 3–5% ที่ 80 mV หรือมากกว่านั้น คาดว่าจะสูญเสีย 10–15% และการเสื่อมสภาพที่เร่งขึ้นของเซลล์ที่อ่อนแอที่สุด.
ถาม: การจัดเรียงเซลล์ที่โรงงานป้องกันสิ่งนี้ได้ทั้งหมดหรือไม่?ไม่ แต่จะชะลอสิ่งนี้ ระบบที่จัดเรียงได้ดีจะเห็นความไม่สมดุลเกิดขึ้นหลังจาก 5–7 ปี; ระบบที่จัดเรียงได้ไม่ดีจะแสดงปัญหาในระยะเวลา 12–18 เดือน.
ถาม: ฉันควรเปลี่ยนตู้ทั้งหมดหากเซลล์หนึ่งอ่อนแอหรือไม่?ไม่ แนะนำให้เปลี่ยนโมดูลที่มีเซลล์อ่อน โดยการเปลี่ยนเซลล์แต่ละตัวในโมดูลไม่แนะนำเพราะความต้านทานภายในจะไม่ตรงกัน
