Kada sustavi za pohranu energije trebaju aktivno balansiranje (i kada je pasivno dovoljno)

Problem svakodnevne vožnje bicikla: Pasivno balansiranje nije bilo namijenjeno za to

Paket električnih bicikla za široku potrošnju može se punjenja pustiti jednom dnevno, često rjeđe. Električni alat se koristi u kratkim intervalima. Većina općih primjena litijevih baterija daje paketu dovoljno vremena da miruje, a svaka mala neravnoteža između ćelija se polako ispravlja u pozadini. Pasivno balansiranje - obično oko 100 mA preusmjereno preko najviše ćelije tijekom vršnog punjenja - savršeno funkcionira za taj profil rada.

Pohrana energije je drugačija. Kućna baterija spojena na solarnu energiju ciklički se puni svaki dan, godinu za godinom. Komercijalni sustav za pohranu može se ciklički puniti i puniti više puta dnevno. Tijekom tisuća ciklusa, čak i male razlike između ćelija - tolerancija proizvodnje, male razlike u starosti, temperaturni gradijenti preko 16S paketa - akumuliraju se u mjerljivo odstupanje napona. Paket prestaje biti ujednačen niz i počinje se ponašati kao njegova najslabija ćelija. Kapacitet cijelog paketa pada, neravnoteža se širi i na kraju se BMS mora rano isključiti kako bi zaštitio najslabiju ćeliju - ostavljajući iskoristiv kapacitet nasukanim.

Ovo je način kvara koji vuče kupce sustava za pohranu energije prema aktivnom balansiranju. Pitanje nije je li aktivno balansiranje općenito bolje - pitanje je je li radni ciklus vašeg projekta dovoljno zahtjevan da pasivno balansiranje ne može pratiti.

Što zapravo radi pasivno balansiranje od 100 mA (i gdje nije dovoljno učinkovito za ESS)

Pasivno balansiranje funkcionira tako da sagorijeva višak energije iz ćelija koje prve dosegnu puni naboj, kao male količine topline preko paralelnog otpornika. Tipična struja pasivnog balansiranja od 100 mA dovoljna je za podnošenje pomaka koji se akumulira u lakšim primjenama - ali ima dva strukturna ograničenja koja su važna za pohranu:

• Djeluje samo na vrhu napunjenosti.Pasivnom sustavu je potrebno da ćelije dosegnu prag balansiranja (obično visoki nivo napunjenosti) prije nego što ih može izjednačiti. U radu s djelomičnim ciklusom pohrane koji rijetko ima potpuno punjenje, pasivno balansiranje ima manje mogućnosti za rad.
• Njegova brzina je mala u odnosu na zanošenje koje se može akumulirati dnevno.U nekim ESS radnim ciklusima, neravnoteža se može akumulirati brže nego što to pasivni sustav balansiranja od 100 mA - primijenjen samo u ograničenom vremenskom okviru na vrhuncu punjenja - može ispraviti, tako da se jaz može povećati tijekom mjeseci, a ne zatvoriti.

Za primjene s plitkim ciklusom, pasivno balansiranje dobro odgovara radnom ciklusu i dodaje najmanje troškove. Problem za ESS posebno je neusklađenost između brzine pomaka i brzine korekcije kada je radni ciklus velik.

Što aktivno balansiranje dodaje (i gdje leži prava vrijednost)

Aktivno balansiranje funkcionira prijenosom energije iz ćelija višeg napona u ćelije nižeg napona - obično putem induktivnog ili kapacitivnog prijenosnog kruga - umjesto da je sagorijeva kao toplinu. Slijede dvije praktične posljedice:

• Veća struja balansiranja.Dok je pasivno balansiranje oko 100 mA, namjensko aktivno balansiranje u sustavima za pohranu BMS-a obično je u rasponu od 1 A - što je za red veličine brža korekcija.
• Može raditi na većem dijelu SOC raspona,ne samo pri vrhu napunjenosti. To je važno pri skladištenju gdje baterija rijetko može biti na 100% napunjenosti.

Krajnji rezultat ESS projekta je da se pomak napona ćelije može ispraviti brzinom koja više odgovara brzini akumulacije. Aktivno balansiranje može pomoći da paket ostane bliže ujednačenom nizu tijekom svog vijeka trajanja, smanjujući vjerojatnost da će iskoristivi kapacitet ostati nasukan najslabijom ćelijom. Kvalifikator koji vrijedi imati na umu: performanse balansiranja u radu ovise o ostatku sustava - usklađivanju paketa i ćelija na početku, toplinskom širenju po nizu i gdje u SOC prozoru balansiranje smije raditi. Specifične podatke o balansiranju za određenu konfiguraciju paketa treba potvrditi s inženjerskim timom, a ne pretpostavljati samo iz podatkovnog lista.

Kada je pasivno balansiranje dovoljno (nemojte pretjerati s specifikacijama)

Aktivno balansiranje nije zadana nadogradnja. Za širok raspon primjena, pasivno je zaista pravi odgovor:

• Lagani rezervni sustavi koji se rijetko ciklički uključuju i isključuju
• Telekomunikacijski UPS paketi koji rade prvenstveno kao pripravni i rijetko imaju duboki ciklus punjenja/ispuštanja
• Skladištenje malih potrošača gdje ekonomija projekta ne opravdava dodatne troškove BMS-a
• Dobro usklađene ćelije s uskom početnom tolerancijom, gdje se drift sporo akumulira

Određivanje aktivnog balansiranja za ove primjene povećava troškove bez proporcionalne koristi. Dobar dobavljač će vam reći kada je pasivno balansiranje pravi odgovor za vaš projekt - a crvena zastavica koju vrijedi spomenuti je dobavljač koji preporučuje aktivno balansiranje za svaki projekt bez jasnog tehničkog obrazloženja vezanog uz vaš radni ciklus.

Kada se isplati odabrati aktivno balansiranje za vaš projekt skladištenja

Uvjeti radnog ciklusa koji prevagnu prema aktivnom načinu rada za pohranu energije su prilično specifični. Ako vaš projekt zadovoljava nekoliko njih, vrijedi navesti aktivno balansiranje:

• Dnevna duboka vožnja bicikla.Solarno povezano skladištenje koje se značajno prazni svaki dan, godinu za godinom, akumulira brže odstupanje nego što ga periodično balansiranje punjenja može ispraviti.
• Očekivani višegodišnji vijek trajanja.Što se dulje očekuje da će sustav raditi, to će vam aktivno balansiranje pomoći u zaštiti od većeg kumulativnog pomaka.
• Veće konfiguracije paketa.Niz od 16S ima više mjesta za razvoj pomaka od niza od 8S, jer veći broj ćelija u seriji povećava vjerojatnost varijacija od ćelije do ćelije u nizu. Akumulatorski paketi na 48V (15-16S) i više imaju više koristi od brže korekcije.
• Arhitektura paralelnog paketa.Aktivno balansiranje djeluje na razini od ćelije do ćelije unutar svakog paketa - ne izjednačava između paralelnih paketa, ali pomaže svakom pojedinom paketu da održi unutarnju konzistentnost, što podržava predvidljivije ponašanje kada više paketa radi zajedno u banci.
• Rad u djelomičnom ciklusu.Ako vaš profil pohrane rijetko puni bateriju do kraja (smanjenje vršne potrošnje, optimizacija vlastite potrošnje), oslanjanje pasivnog balansiranja na prozor najvišeg punjenja postaje stvarno ograničenje.

Brzi vodič za odabir

Ukratko, evo kako se aktivno naspram pasivnog balansiranja obično preslikava u uobičajene primjene. Tretirajte ovo kao početnu točku za svoj RFQ, a ne kao zamjenu za usklađivanje s vašim specifičnim radnim ciklusom:

Tablica je početna referenca; navedite prema svom stvarnom profilu radnog ciklusa, a ne samo prema oznaci primjene.

DALY aktivno balansiranje za aplikacije skladištenja

Za projekte gdje je aktivno balansiranje prava specifikacija, DALY-jeva linija BMS sustava za pohranu energije 4. generacije to izvorno nudi. LK varijanta pruža aktivno balansiranje od 1A za standardne konfiguracije kućnog skladištenja; LM-B varijanta pruža aktivno balansiranje od 2A za sustave veće struje i kapaciteta. Obje podržavaju 8-16S LFP i arhitekturu paralelnih paketa uobičajenu u kućnim i malim komercijalnim sustavima za pohranu, skalirajući do 16 paketa paralelno (oko 160 kWh po mreži) za projekte koji s vremenom rastu.

Dva kvalifikatora koja vrijedi napomenuti u svakom razgovoru prije RFQ-a: balansiranje performansi u implementaciji ovisi o ostatku sustava kao što je gore objašnjeno, a specifični podaci o konfiguraciji - uključujući logiku okidača balansiranja, SOC prozor i smjernice za usklađivanje ćelija paketa - nešto je što će inženjerski tim s vama raditi na temelju projekta, a ne nešto što se može pretpostaviti iz podatkovnog lista.

Često postavljana pitanja

Q1Je li aktivno balansiranje od 1A uvijek bolje od pasivnog od 100mA?

Ne uvijek - ono što se računa kao bolje ovisi o tome što vaš radni ciklus radi paketu. Za primjene gdje se drift akumulira sporo (lagano rezervno napajanje, plitko cikliranje), pasivna korekcija od 100 mA odgovara problemu i dodaje najmanje troškove. Za primjene gdje se drift akumulira brže nego što 100 mA može ispraviti (dnevno duboko cikliranje u skladištu), aktivna korekcija od 1 A bolje odgovara problemu. Uskladite pristup balansiranju sa svojim radnim ciklusom, a ne obrnuto.

Q2Produžuje li aktivno balansiranje vijek trajanja?

Vijek trajanja je svojstvo samih ćelija, a ne nešto što balansiranje stvara. Aktivno balansiranje pomaže bateriji da dostigne nazivni vijek trajanja ćelija smanjujući rizik od neravnoteže koja gura pojedinačne ćelije izvan njihovog sigurnog radnog prozora. Ćelije određuju gornju granicu; balansiranje vam pomaže da se zapravo približite toj gornjoj granici, umjesto da budete ograničeni najslabijom ćelijom. Specifični podaci o vijeku trajanja za vašu konfiguraciju predmet su razgovora na razini projekta s inženjerskim timom.

Q3Ako nisam siguran treba li mom projektu aktivno ili pasivno djelovanje, što trebam učiniti?

Dobavljaču dostavite profil svog radnog ciklusa - dnevnu dubinu ciklusa, očekivane cikluse godišnje, ciljani vijek trajanja, veličinu paketa i hoće li sustav redovito dosezati punu napunjenost. Dobavljača koji specificira na temelju tih informacija, a ne odabire skuplju opciju, treba shvatiti ozbiljno. Ako ne možete dobiti obrazloženje specifikacije koje se veže uz vaš radni ciklus, to su podaci koji su vam potrebni prije slanja zahtjeva za ponudu (RFQ).

O DALY-ju

DALY dizajnira i proizvodi sustave za upravljanje litijevim baterijama za proizvođače originalne opreme (OEM), proizvođače paketa baterija i integratore, s proizvodima koji se koriste u više od 130 zemalja. Osnovan 2015. godine, DALY posluje prema ISO 9001 / ISO 14001 sustavima s CE i RoHS sukladnošću; linija za pohranu energije ima status UL Recognized Component (ne potpuni UL sustavni certifikat - ova razlika je važna za sjevernoameričke projekte), s dokumentacijom koja podržava certifikaciju na razini sustava na razini paketa baterija ili sustava.

Određivanje aktivnog balansiranja za vaš projekt pohrane?

Ako procjenjujete opseg projekta solarnog skladištenja, kućne baterije ili malog komercijalnog ESS-a i želite ispravno specificirati balansiranje, DALY inženjerski tim može pregledati vaš radni ciklus i pomoći vam da uskladite BMS pristup s njim.

• Podijelite svoj radni ciklus: dubinu dnevnog ciklusa, očekivani vijek trajanja, veličinu paketa, paralelnu konfiguraciju
• Zatražite dokumentaciju o specifikacijama za LK / LM-B 4. generacije
• E-pošta:dalybms@dalyelec.com

Stranica proizvoda za aktivno balansiranje:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/