ວິທີການກວດສອບຖ່ານໄຟເກັບພະລັງງານທີ່ໜ້າເຊື່ອຖືໄດ້ໂດຍອີງໃສ່ອາຍຸການໃຊ້ງານແລະປະສິດທິພາບຂອງ BMS

ພື້ນຖານຂອງອາຍຸການໃຊ້ງານ: ວິທີການຄວາມເລິກຂອງການຄັດລອກກຳນົດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງແບດເຕີຣີ່ເກັບຮັກສາພະລັງງານ

ອາຍຸການໃຊ້ງານໝາຍເຖິງຫຍັງຕໍ່ລະບົບແບດເຕີຣີ່ເກັບຮັກສາພະລັງງານ

ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງແບດເຕີຣີ່ເວົ້າໂດຍພື້ນຖານແລ້ວກໍຄື ຈຳນວນຄັ້ງທີ່ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຊາກ່ອນແລ້ວໝົດໄຟກ່ອນຈະເລີ່ມສູນເສຍຄວາມສາມາດໃນການເກັບໄຟຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວເມື່ອຄວາມສາມາດໃນການເກັບໄຟຫຼຸດລົງຕ່ຳກວ່າ 80% ຂອງຄ່າເດີມ. ສະນັ້ນ, ຖ້າແບດເຕີຣີ່ໂທລະສັບຂອງທ່ານໄຟເຕັມ 100% ຫຼຸດລົງຈົນໝົດແລ້ວຈຶ່ງໄດ້ຊາກັບຂຶ້ນມາໃໝ່ ນັ້ນຖືວ່າເປັນ 1 ວົງຈອນເຕັມຮູບແບບ. ແຕ່ວ່າ ຄວາມສາມາດໃນການໃຊ້ໄຟທີ່ຫຼຸດລົງພຽງບາງສ່ວນກໍນັບເຂົ້າໃນນີ້ດ້ວຍ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ: ທ່ານໃຊ້ເຄື່ອງຄອມພິວເຕີ້ລະຫວ່າງການປະຊຸມງານ ແລ້ວໄຟຫຼຸດລົງເຄິ່ງໜຶ່ງສອງຄັ້ງ? ນັ້ນກໍເທົ່າກັບ 1 ວົງຈອນເຕັມຮູບແບບໃນມຸມມອງຂອງນັກວິທະຍາສາດດ້ານແບດເຕີຣີ່. ເຫດຜົນທີ່ມັນສຳຄັນຫຼາຍກໍຄື ແບດເຕີຣີ່ທີ່ມີອາຍຸການໃຊ້ງານຍາວກໍຈະຢູ່ໄດ້ດົນກວ່າໃນການໃຊ້ງານຈິງ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າຈະຕ້ອງມີການປ່ຽນໃໝ່ໜ້ອຍລົງ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍກໍຈະຕ່ຳລົງໃນໄລຍະຍາວ. ໃຊ້ແບດເຕີຣີ່ລິດເທີມໄຟຟ້າເປັນຕົວຢ່າງ ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວມັນສາມາດຢູ່ໄດ້ຈາກ 3,000 ຫາ 6,000 ວົງຈອນ, ເຊິ່ງເອົາກວ່າແບດເຕີຣີ່ແບບແປ້ງ-ກົດ (lead-acid) ຢ່າງໜ້ອຍ 3 ຫາ 4 ເທົ່າ. ເມື່ອຜູ້ໃຊ້ດູແລຮັກສາແບດເຕີຣີ່ຢ່າງຖືກຕ້ອງ ໂດຍການຊາໄຟຢ່າງຖືກວິທີການ, ສິ່ງທີ່ຫນ້າສົນໃຈກໍຈະເກີດຂື້ນພາຍໃນແບດເຕີຣີ່ເຫຼົ່ານີ້. ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີຈະຢູ່ໃນສະພາບທີ່ໝັ້ນຄົງດົນກວ່າ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນບັນຫາຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ແຕກເປັນແຕກໃນຂັ້ວໄຟ, ການຂະຫຍາຍຕົວຫຼາຍເກີນໄປຂອງຊັ້ນປ້ອງກັນທີ່ຜິວໜ້າ, ແລະ ການເສື່ອມສະພາບຂອງສ່ວນປະກອບແບບອິງທີ່ຊ່ວຍໃນການນຳໄຟຟ້າຜ່ານລະບົບ.

ເຫດຜຸນໃດທີ່ເຮັດໃຫ້ຄວາມເລິກຂອງການຖອນໄຟ (DoD) ເຮັດໃຫ້ຄວາມເສຍຫາຍເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາ—ແລະວິທີການຫຼີກລ່ຽງມັນ

ຄວາມເລິກຂອງການຖອນໄຟ (Depth of Discharge - DoD) ສະແດງເຖິງເປີເຊັນຂອງຄວາມຈຸຂອງຖ່ານໄຟທີ່ຖືກໃຊ້ໃນແຕ່ລະວົງຈອນ. ທີ່ສຳຄັນ, ຄວາມເສຍຫາຍຈະເພີ່ມຂຶ້ນຕາມ ແບບບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ ກັບ DoD: ການຖອນໄຟເຕັມ 100% ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶງທາງເຄມີແລະກົນຈັກຫຼາຍຂຶ້ນປະມານສາມເທົ່າ ປຽບທຽບກັບການຖອນໄຟ 50% DoD. ສິ່ງນີ້ຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການແຕກຂອງອິເລັກໂທຣດແລະການເຕີບໂຕຂອງຊັ້ນ SEI (solid electrolyte interface) ທີ່ບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້. ເພື່ອຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານ:

• ຕັ້ງເປົ້າໝາຍ DoD ປານກາງ 50–80% ຶ່ງໃຊ້ BMS ທີ່ສາມາດໂປຼແກຼມໄດ້
• ເກັບການຖອນໄຟ 100% ໄວ້ສຳລັບການໃຊ້ງານສຸກເສີນທີ່ເກີດຂຶ້ນບໍ່ບໍ່ຍີ່
• ຮັກສາອຸນຫະພູມແວດລ້ອມໃນຂອບເຂດ 15–25°C, ໂດຍທີ່ເສັ້ນທາງການເສຍຫາຍຈາກການເຄື່ອນໄຫວຈະຊ້າລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ

ການຖອນໄຟໃນຂອບເຂດໜ້ອຍລົງຈະໃຫ້ຜົນດີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ—ລະບົບ LiFePO₄ ບາງລະບົບສາມາດບັນລຸໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 10,000 ວົງຈອນທີ່ DoD 50% ເມື່ອປຽບທຽບກັບປະມານ 3,000 ວົງຈອນທີ່ DoD 100%

BMS ເປັນຜູ້ປົກປ້ອງ: ວິທີການຄຸ້ມຄອງອັດສະຈັກຊ່ວຍຮັກສາອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຖ່ານໄຟເກັບພະລັງງານ

ໜ້າທີ້ຫຼັກຂອງ BMS ທີ່ຊ່ວຍຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຖ່ານໄຟເກັບພະລັງງານໂດຍກົງ

ລະບົບຈັດການແບັດເຕີຣີ້ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ (BMS) ຂະຫຍາຍອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງແບັດເຕີຣີ້ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຜ່ານໂດຍການປະຕິບັດງານສາມຢ່າງທີ່ເຊື່ອມໂຍງກັນ:

• ການຕິດຕາມຄວາມແມ່ນຍໍາ ຂອງການວັດແທກຄວາມດັນໄຟຟ້າ ແລະ ອຸນຫະພູມຕໍ່ແຕ່ລະເຊວ (ຄວາມຖືກຕ້ອງ ±0.5%) ເຊິ່ງອະນຸຍາດໃຫ້ມີການແຊກແຊງລ່ວງໜ້າກ່ອນທີ່ຈະເກີນຂອບເຂດຄວາມເຄັ່ງຕຶງ
• ການດຸ້ນດ່ຽງພະລັງງານໃນແຕ່ລະເຊວຢ່າງໃຊ້ງານ , ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການແຈກຢາຍພະລັງງານໃນແຕ່ລະເຊວເທົ່າກັນ ແລະ ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກີດຄວາມເຄັ່ງຕຶງໃນທ້ອງຖິ່ນຈາກຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງຄວາມສາມາດ
• ການຄວບຄຸມ SoC ທີ່ຈຳກັດຂອບເຂດການເຮັດວຽກໃນ 20–80%, ເຊິ່ງອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາທາງໄຟຟ້າເຄມີຊ້າລົງ—ຊ່ວຍຫຼຸດຄວາມເສື່ອມສະພາບລົງໄດ້ເຖິງ 300% ເມື່ອທຽບກັບການໃຊ້ງານແບບເຕັມຂອບເຂດ

ຮ່ວມກັນ, ຟັງຊັ້ນເຫຼົ່ານີ້ຈະຕ້ານກັບກົນໄກການເກົ່າທີ່ເປັນຕົ້ນຕໍ, ເຮັດໃຫ້ລະບົບທີ່ຖືກຈັດການຢ່າງດີສາມາດໃຊ້ງານໄດ້ຍາວກວ່າອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ກຳນົດໄວ້ 20–40%.

ຜົນສະທ້ອນຈິງຈາກການຂັດຂ້ອງຂອງ BMS: ການໄອ້ໄຟເກີນ, ການໄຟອ່ອນເກີນໄປ, ແລະ ການປ້ອງກັນການລະເບີດຈາກຄວາມຮ້ອນ

ເມື່ອມາດຕະການປ້ອງກັນຂອງ BMS ລົ້ມເຫຼວ, ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ບໍ່ສາມາດກູ້ຄືນໄດ້ຈະລະບາດຢ່າງໄວວາ:

1. ການໄອ້ໄຟເກີນ (>4.25 V/ເຊວນ໌ ສຳລັບ NMC/LiCoO₂) ເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄືອບຊັ້ນໄຟຟ້າແລະການຊຸບເງິນລິທຽມ, ເຮັດໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການເກັບພະລັງງານຫຼຸດລົງ 25–40% ຕໍ່ປີ
2. ການຖອດຖ່າຍຢ່າງເຕັມທີ່ (<2.5 V/ເຊວນ໌) ສົ່ງເສີມໃຫ້ເກີດການລະລາຍຂອງຕົວເກັບກຳທອງແດງ ແລະ ການສັ້ນພາຍໃນ, ເຮັດໃຫ້ຄວາມສາມາດໃນການໃຊ້ງານຫຼຸດລົງຢ່າງຖາວອນ
3. ການຈັດການຄວາມຮ້ອນບໍ່ດີ , ໂດຍສະເພາະການດຳເນີນງານທີ່ສູງກວ່າ 60°C, ເຮັດໃຫ້ເກີດການແຍກໂລກທີ່ປ່ອຍຄວາມຮ້ອນອອກມາ—ອາດຈະພັດຂະຫຍາຍໄປສູ່ການລະເບີດຈາກຄວາມຮ້ອນພາຍໃນໄດ້ພາຍໃນ 10 ວິນາທີ

ຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງລະບົບໜຶ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ອາຍຸການໃຊ້ງານຫຼຸດລົງເຄິ່ງໜຶ່ງ—ຫຼື ນຳໄປສູ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການປ່ຽນແທນທີ່ສູງກວ່າ 740,000 ໂດລາສຳລັບການຕິດຕັ້ງລະດັບໃຫຍ່ (Ponemon Institute, 2023). ລະບົບ BMS ທີ່ແຂງແຮງຊ່ວຍຫຼຸດຄວາມສ່ຽງຜ່ານການໃຊ້ເຊັນເຊີຊ້ຳ, ການຕັດກະແສໄຟຟ້າຂັ້ນຮາດແວ, ແລະ ເວລາຕອບສະໜອງທີ່ຕ່ຳກວ່າ 10 ms.

ການປະເມີນຄວາມນ່າເຊື່ອຖືຂອງ BMS: ຄວາມຖືກຕ້ອງ, ການກຳນົດຄ່າ, ແລະ ການລາຍງານ SoC ສຳລັບຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຂອງຖ່ານໄຟຟ້າເກັບພະລັງງານ

ການວັດແທກຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ BMS—ເຫດຜົນທີ່ຄວາມຜິດພາດ ±3% ຂອງ SoC ມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ສຸຂະພາບຖ່ານໄຟຟ້າເກັບພະລັງງານໃນໄລຍະຍາວ

ຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການປະເມີນ SoC ພາຍໃນ ±3% ແມ່ນສິ່ງຈຳເປັນ - ບໍ່ແມ່ນໂຕເລືອກ - ເພື່ອຮັກສາອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຖັງເກັບພະລັງງານ. ຄວາມຜິດພາດທີ່ເກີນໄລຍະດັ່ງກ່າວຈະເຮັດໃຫ້ການດຳເນີນງານຊ້ຳໆ ອອກນອກເຂດທີ່ປອດໄພດ້ານເອເລັກໂທຣເຄມີ, ເພີ່ມອັດຕາການເສື່ອມສະພາບໄດ້ເຖິງ 30% ໃນແບບຈຳລອງການເຖົ້າຢ່າງວ່ອງໄວ. ຜົນກະທົບສາມາດວັດແທກໄດ້:

ລະບົບຄຸ້ມຄອງແບັດເຕີຣີທີ່ດີທີ່ສຸດ ໄດ້ຮັບຄວາມຖືກຕ້ອງຈາກສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ ການນັບ Coulomb ທີ່ເຊື່ອມໂຍງປະສົມປະສານກັບການກັ່ນຕອງ Kalman ທີ່ປັບຕົວ. ນີ້ແມ່ນແອລຈໍຕິມທີ່ສະຫຼາດ ທີ່ປັບຕົວໃນເວລາທີ່ເກີດການປ່ຽນແປງ ເຊັ່ນ: ຄວາມຮ້ອນ, ຜົນກະທົບຂອງແບັດເຕີຣີທີ່ອາຍຸ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານຢ່າງກະທັນຫັນ ທາງດ້ານອີກດ້ານນຶ່ງ ລະບົບທີ່ງ່າຍໆ ທີ່ວັດແທກແຮງດັນໄຟຟ້າເທົ່ານັ້ນ ບໍ່ສາມາດຮັບມືກັບການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ດີເລີຍ ພວກມັນມັກຈະສູນເສຍເສັ້ນທາງໃນໄລຍະເວລາ, ຫັນໄປຫຼາຍກວ່າ 8 ເປີເຊັນ ຫຼັງຈາກປະມານ 100 ວົງຈອນສາກໄຟ. ຄວາມຜິດພາດແບບນີ້ ຈະເກີດຂຶ້ນເລື້ອຍໆ ແລະ ນໍາໄປສູ່ບັນຫາທີ່ແທ້ຈິງ ໃນທາງຕໍ່ໄປ ໂດຍວ່າ ຫມໍ້ໄຟສ່ວນໃຫຍ່ຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ຄວາມອາດສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ ພາຍໃນປະມານ 18 ເດືອນຂອງການໃຊ້ງານ.

ທຸງແດງໃນ BMS ທີ່ມີລາຄາຖືກ: ການປັບຂະ ຫນາດ ທີ່ບໍ່ສອດຄ່ອງແລະການຂັບເຄື່ອນ SoC ທີ່ເຊື່ອງໄວ້

ການປັບຂະ ຫນາດ SoC ທີ່ຄົງທີ່ແມ່ນສັນຍານທີ່ຊັດເຈນທີ່ສຸດຂອງການອອກແບບ BMS ທີ່ບໍ່ພຽງພໍ. ລະບົບງົບປະມານມັກສະແດງໃຫ້ເຫັນ > 5% SoC ຫຍໍ້ທໍ້ຫຼັງຈາກ 50 ວົງຈອນເທົ່ານັ້ນຍ້ອນ:

• ການຂັບເຄື່ອນຂອງເຊັນເຊີທີ່ບໍ່ຖືກແກ້ໄຂພາຍໃຕ້ວົງຈອນຄວາມຮ້ອນ
• ຂາດການຢືນຢັນວົງຈອນປິດທຽບກັບມາດຕະຖານການວັດແທກ
• ອັລກະຈິດທີ່ເປັນແບບສະຖິດ ທີ່ບໍ່ສາມາດຈຳລອງການເຖົ້າລົງຂອງຖ່ານໄຟ

ເມື່ອຖ່ານໄຟສູນເສຍການຕິດຕາມລະດັບປະຈຸບັນຂອງພວກມັນຢ່າງເງິບງົວ, ພວກມັນມັກຈະຖືກຄ່າຍປະຈຸບັນລົງເກີນໄປກ່ອນທີ່ໃຜຈະຮູ້ວ່າມີບາງຢ່າງຜິດປົກກະຕິ. ເມື່ອເບິ່ງການຕິດຕັ້ງຈິງໃນບ້ານທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບເຄືອຂ່າຍໄຟຟ້າ, ລະບົບການຈັດການຖ່ານໄຟເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະລົ້ມເຫລວເຖິງ 2.3 ເທົ່າຂອງອັດຕາທີ່ຄວນຈະເປັນ. ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງການລົ້ມເຫລວເຫຼົ່ານີ້ມາຈາກບັນຫາການສະສົມລິທຽມໃນຂັ້ວໄຟ ແລະ ການເຕີບໂຕຂອງໂລຫະນ້ອຍໆທີ່ເອີ້ນວ່າ dendrites ທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດວົງຈອນສັ້ນພາຍໃນ. ຂ່າວດີກໍຄືມີທາງເລືອກທີ່ດີກວ່າຢູ່. ລະບົບທີ່ຄວນໄວ້ໃຈແທ້ຈິງຈະດຳເນີນການກວດກາຕົນເອງຢ່າງເປັນປົກກະຕິ ແລະ ຢັ້ງຢືນການອ່ານຄ່າໃນຈຸດຕ່າງໆຫຼາຍຈຸດໃນຂະນະກຳລັງດຳເນີນງານ. ນີ້ຊ່ວຍຮັກສາການວັດແທກສະພາບການຊາກ (state of charge) ໃຫ້ຢູ່ໃນຂອບເຂດຄວາມຖືກຕ້ອງປະມານ 2.5% ສຳລັບສິ່ງທີ່ພວກເຮົາຄາດຫວັງຈາກອາຍຸການໃຊ້ງານຖ່ານໄຟປົກກະຕິ, ເຊິ່ງຄຸ້ມຄອງໄດ້ປະມານ 80% ຂອງເວລາທີ່ຄົນຕ້ອງການປະສິດທິພາບທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຈາກລະບົບເກັບມ້ຽນຂອງພວກເຂົາ.