Kad enerģijas uzkrāšanas sistēmām nepieciešama aktīva balansēšana (un kad pietiek ar pasīvo)

Ikdienas riteņbraukšanas problēma Pasīvā līdzsvarošana nebija paredzēta

Patērētāju e-velosipēda komplekts uzlādējas varbūt reizi dienā, bieži vien retāk. Elektroinstruments tiek izmantots īsos periodos. Lielākā daļa litija akumulatoru lietojumu dod komplektam pietiekami daudz laika, lai tas nostāvētos miera stāvoklī, un jebkura neliela nelīdzsvarotība starp elementiem tiek lēnām koriģēta fonā. Pasīvā balansēšana — parasti aptuveni 100 mA, kas tiek novirzīta uz augstāko elementu maksimālās uzlādes laikā — šādam darba profilam darbojas perfekti.

Enerģijas uzkrāšana ir citāda. Ar saules enerģiju savienots mājas akumulators katru dienu, gadu no gada, piedzīvo dziļus ciklus. Komerciāla uzglabāšanas sistēma var piedzīvot ciklus vairākas reizes dienā. Tūkstošiem ciklu laikā pat nelielas atšķirības starp šūnām — ražošanas tolerance, nelielas vecuma atšķirības, temperatūras gradienti 16S akumulatorā — uzkrājas izmērāmā sprieguma novirzē. Akumulators pārstāj būt vienveidīga virkne un sāk rīkoties kā tā vājākais elements. Visa akumulatora ietilpība samazinās, nelīdzsvarotība palielinās, un galu galā BMS ir jāatvienojas priekšlaicīgi, lai aizsargātu vājāko elementu, atstājot neizmantotu izmantojamo jaudu.

Šis ir kļūmes režīms, kas enerģijas uzkrāšanas pircējus mudina izvēlēties aktīvo balansēšanu. Jautājums nav par to, vai aktīvā balansēšana kopumā ir labāka, bet gan par to, vai jūsu projekta darba cikls ir pietiekami prasīgs, lai pasīvā balansēšana nespētu tikt līdzi.

Ko patiesībā dara 100 mA pasīvā balansēšana (un kur tā nav pietiekama ESS)?

Pasīvā balansēšana darbojas, sadedzinot lieko enerģiju no šūnām, kas pirmās sasniedz pilnu uzlādi, nelielu siltuma daudzumu veidā pāri šunta rezistoram. Tipiska 100 mA pasīvā balansēšanas strāva ir pietiekama, lai apstrādātu nobīdi, kas uzkrājas vieglākas slodzes lietojumprogrammās, taču tai ir divi strukturāli ierobežojumi, kas ir svarīgi uzglabāšanai:

• Tas darbojas tikai lādiņa augšdaļā.Pasīvajai sistēmai ir nepieciešams, lai šūnas sasniegtu balansēšanas slieksni (parasti augstu uzlādes līmeni), pirms tās var izlīdzināt. Daļēja cikla uzglabāšanas darbībā, kurā reti notiek pilna uzlāde, pasīvajai balansēšanai ir mazāk iespēju darboties.
• Tā ātrums ir mazs salīdzinājumā ar nobīdi, kas var uzkrāties katru dienu.Dažos ESS darba ciklos nelīdzsvarotība var uzkrāties ātrāk, nekā to spēj labot 100 mA pasīvā balansēšanas sistēma, kas tiek izmantota tikai ierobežotā laika logā uzlādes augšgalā, tāpēc starpība mēnešu laikā var paplašināties, nevis samazināties.

Sekla cikla lietojumprogrammās pasīvā balansēšana labi atbilst darba ciklam un rada vismazākās izmaksas. Īpaši ESS problēma ir neatbilstība starp nobīdes ātrumu un korekcijas ātrumu, ja darba cikls ir smags.

Ko aktīvā balansēšana sniedz (un kur slēpjas tās patiesā vērtība)

Aktīvā balansēšana darbojas, pārnesot enerģiju no augstāka sprieguma elementiem uz zemāka sprieguma elementiem — parasti caur induktīvu vai kapacitīvu pārneses ķēdi —, nevis sadedzinot to siltuma veidā. Seko divas praktiskas sekas:

• Augstāka balansēšanas strāva.Ja pasīvā strāva ir aptuveni 100 mA, tad speciālā aktīvā balansēšana uzglabāšanas BMS sistēmās parasti ir 1 A diapazonā — par kārtu ātrāka korekcija.
• Tas var darboties plašākā SOC diapazonā,ne tikai uzlādes maksimuma laikā. Tas ir svarīgi uzglabāšanas laikā, kad akumulators reti sasniedz 100 % uzlādes līmeni.

ESS projekta gala rezultāts ir tāds, ka šūnu sprieguma nobīdi var koriģēt ar ātrumu, kas precīzāk atbilst tās uzkrāšanās ātrumam. Aktīvā balansēšana var palīdzēt akumulatoram saglabāt vienmērīgāku virkni tā kalpošanas laikā, samazinot iespējamību, ka izmantojamā jauda tiek atstāta vājākā elementa dēļ. Ir vērts paturēt prātā šādu kritērijs: balansēšanas veiktspēja ekspluatācijas laikā ir atkarīga no pārējās sistēmas — akumulatora un šūnu saskaņošanas sākumā, termiskās izkliedes visā ķēdē un tā, kur SOC logā balansēšana ir atļauta. Konkrēti balansēšanas dati konkrētai akumulatora konfigurācijai ir jāapstiprina ar inženieru komandu, nevis tikai jāpieņem, pamatojoties uz datu lapu.

Kad pietiek ar pasīvo līdzsvarošanu (nepārspīlējiet ar specifikāciju)

Aktīvā balansēšana nav noklusējuma jauninājums. Plašam pielietojumu klāstam pasīvā patiešām ir pareizā atbilde:

• Vieglas rezerves sistēmas, kas reti ieslēdzas/izslēdzas
• Telekomunikāciju UPS bloki, kas galvenokārt darbojas rezerves režīmā un reti tiek izmantoti dziļās izslēgšanas režīmā.
• Maza patēriņa mēroga krātuve, kur projekta ekonomiskie apsvērumi neattaisno papildu BMS izmaksas
• Labi saskaņotas šūnas ar stingru sākotnējo toleranci, kur dreifs uzkrājas lēni

Aktīvās balansēšanas norādīšana šiem lietojumiem palielina izmaksas bez proporcionāla ieguvuma. Labs piegādātājs pateiks, kad pasīvā balansēšana ir pareizā atbilde jūsu projektam, un brīdinošs brīdinājuma signāls ir piegādātājs, kurš iesaka aktīvo balansēšanu katram projektam bez skaidra tehniska pamatojuma, kas saistīts ar jūsu darba ciklu.

Kad jūsu uzglabāšanas projektam ir vērts norādīt aktīvo balansēšanu

Darba cikla nosacījumi, kas enerģijas uzkrāšanai nosver līdzsvaru par labu aktīvajai darbībai, ir diezgan specifiski. Ja jūsu projekts atbilst vairākiem no šiem nosacījumiem, ir vērts norādīt aktīvo balansēšanu:

• Ikdienas dziļā riteņbraukšana.Saules enerģijas krātuves, kas katru dienu, gadu no gada, ievērojami izlādējas, uzkrāj nobīdi ātrāk, nekā to var labot periodiska uzlādes līmeņa balansēšana.
• Daudzgadu kalpošanas laika prognozes.Jo ilgāk sistēmai paredzēts darboties, jo vairāk kumulatīvās nobīdes aktīvā balansēšana palīdzēs aizsargāties.
• Lielākas iepakojuma konfigurācijas.16S virknei ir vairāk vietu, kur var veidoties nobīde nekā 8S virknei, jo lielāks šūnu skaits virknē palielina šūnu savstarpējas variācijas varbūtību visā virknē. Atmiņas bloki ar spriegumu 48 V (15–16S) un augstāku gūst lielāku labumu no ātrākas korekcijas.
• Paralēlā iepakojuma arhitektūra.Aktīvā balansēšana darbojas šūnu līmenī katrā iepakojumā — tā neizlīdzina starp paralēliem iepakojumiem, bet palīdz katram atsevišķam iepakojumam saglabāt iekšējo konsekvenci, kas atbalsta paredzamāku darbību, ja vairāki iepakojumi darbojas kopā vienā bankā.
• Daļēja cikla darbība.Ja jūsu uzglabāšanas profils reti kad pilnībā uzlādē akumulatoru (maksimāla uzlāde, pašpatēriņa optimizācija), pasīvās balansēšanas atkarība no maksimālās uzlādes loga kļūst par reālu ierobežojumu.

Ātrās atlases atsauce

Rezumējot, šeit ir aprakstīts, kā aktīvā un pasīvā balansēšana parasti atbilst izplatītākajiem lietojumiem. Uztveriet to kā sākumpunktu savam cenu piedāvājuma pieprasījumam, nevis kā aizstājēju saskaņošanai ar jūsu konkrēto darba ciklu:

Tabula ir sākuma atsauce; norādiet, ņemot vērā jūsu faktisko darba cikla profilu, nevis tikai lietojumprogrammas nosaukumu.

DALY aktīvā balansēšana uzglabāšanas lietojumprogrammām

Projektiem, kuros aktīvā balansēšana ir piemērota specifikācija, DALY 4. paaudzes enerģijas uzkrāšanas BMS līnija to nodrošina iebūvēti. LK variants nodrošina 1A aktīvo balansēšanu standarta mājas uzglabāšanas konfigurācijām; LM-B variants nodrošina 2A aktīvo balansēšanu lielākas strāvas un lielākas jaudas sistēmām. Abi atbalsta 8-16S LFP un paralēlo pakotņu arhitektūru, kas ir izplatīta mājas un mazos komerciālos uzglabājumos, palielinoties laika gaitā pieejamajiem projektiem līdz 16 pakotnēm paralēli (aptuveni 160 kWh uz tīklu).

Jebkurā sarunā pirms cenu piedāvājuma pieprasījuma (RFQ) ir vērts ņemt vērā divus punktus: izvietošanas veiktspējas līdzsvarošana ir atkarīga no pārējās sistēmas, kā apspriests iepriekš, un konkrēti konfigurācijas dati, tostarp balansēšanas aktivizēšanas loģika, SOC logs un pakotnes šūnu saskaņošanas vadlīnijas, ir kaut kas tāds, ko inženieru komanda izstrādās kopā ar jums projekta līmenī, nevis kaut kas tāds, ko var pieņemt no datu lapas.

Bieži uzdotie jautājumi

Q1Vai 1A aktīvā balansēšana vienmēr ir labāka par 100mA pasīvo?

Ne vienmēr — tas, kas tiek uzskatīts par labāku, ir atkarīgs no tā, kā jūsu darba cikls ietekmē akumulatoru. Lietojumiem, kuros nobīde uzkrājas lēni (vieglas slodzes rezerves kopēšana, sekla ciklēšana), 100 mA pasīvā korekcija atbilst problēmai un rada vismazākās izmaksas. Lietojumiem, kuros nobīde uzkrājas ātrāk nekā 100 mA var labot (ikdienas dziļa ciklēšana uzglabāšanā), 1 A aktīvā korekcija atbilst problēmai labāk. Pielāgojiet balansēšanas pieeju savam darba ciklam, nevis otrādi.

Q2Vai aktīvā balansēšana pagarina cikla kalpošanas laiku?

Cikla kalpošanas laiks ir pašu šūnu īpašība, nevis kaut kas tāds, ko rada balansēšana. Aktīvā balansēšana palīdz akumulatoram sasniegt šūnu nominālo kalpošanas laiku, samazinot nelīdzsvarotības risku, kas izstumj atsevišķas šūnas ārpus to drošās darbības loga. Šūnas nosaka maksimālo robežu; balansēšana palīdz jums faktiski sasniegt šo robežu, nevis ierobežot sevi ar vājāko šūnu. Konkrēti jūsu konfigurācijas kalpošanas laika dati ir projekta līmeņa saruna ar inženieru komandu.

Q3Ja neesmu pārliecināts, vai manam projektam ir nepieciešama aktīva vai pasīva sistēma, ko man darīt?

Sniedziet piegādātājam savu darba cikla profilu — ikdienas cikla dziļumu, paredzamos ciklus gadā, mērķa kalpošanas laiku, akumulatora lielumu un to, vai sistēma regulāri sasniegs pilnu uzlādi. Piegādātājs, kas specifikē specifikācijas, pamatojoties uz šo informāciju, nevis izvēlas dārgāku opciju, ir tas, kas jāuztver nopietni. Ja nevarat iegūt specifikācijas pamatojumu, kas saistīts ar jūsu darba ciklu, šie ir dati, kas jums nepieciešami pirms cenu piedāvājuma pieprasījuma nosūtīšanas.

Par DALY

DALY projektē un ražo litija akumulatoru pārvaldības sistēmas oriģinālā aprīkojuma ražotājiem (OEM), akumulatoru bloku ražotājiem un integratoriem, un tā produkti tiek izmantoti vairāk nekā 130 valstīs. DALY, kas dibināts 2015. gadā, darbojas saskaņā ar ISO 9001/ISO 14001 sistēmām ar CE un RoHS atbilstību; enerģijas uzglabāšanas līnijai ir UL atzītas komponentes statuss (nevis pilna UL sistēmas sertifikācija — šī atšķirība ir svarīga Ziemeļamerikas projektiem), un tiek sniegta dokumentācija, kas atbalsta sistēmas līmeņa sertifikāciju akumulatora vai sistēmas līmenī.

Vai vēlaties savam uzglabāšanas projektam norādīt aktīvo balansēšanu?

Ja plānojat saules enerģijas uzglabāšanas, mājas akumulatora vai mazas komerciālas enerģijas piegādes sistēmas (ESS) projektu un vēlaties pareizi noteikt balansēšanu, DALY inženieru komanda var pārskatīt jūsu darba ciklu un palīdzēt jums pielāgot tam BMS pieeju.

• Kopīgojiet savu darba ciklu: ikdienas cikla dziļums, paredzamais kalpošanas laiks, iepakojuma lielums, paralēlā konfigurācija
• Pieprasīt 4. paaudzes LK/LM-B specifikācijas dokumentāciju
• E-pasts:dalybms@dalyelec.com

Aktīvās balansēšanas produkta lapa:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/