Kui energiasalvestussüsteemid vajavad aktiivset tasakaalustamist (ja kui piisab passiivsest)

Igapäevane jalgrattasõiduprobleem Passiivne tasakaalustamine ei olnud mõeldud

Tarbijale mõeldud elektriratta aku laadib ehk korra päevas, sageli harvemini. Elektritööriista kasutatakse lühikeste intervallidega. Enamik liitiumaku rakendusi annab akule piisavalt aega paigalseisu ja iga väike tasakaalustamatus elementide vahel korrigeeritakse aeglaselt taustal. Passiivne tasakaalustamine – tavaliselt umbes 100 mA, mis suunatakse kõrgeima laenguga elemendile laadimise tipphetkel – toimib selle tööprofiili puhul suurepäraselt.

Energia salvestamine on teistsugune. Päikeseenergial töötav koduaku läbib iga päev, aasta-aastalt, sügavaid tsükleid. Kommertskasutuses olev salvestussüsteem võib aga päevas mitu korda tsükleid läbida. Tuhandete tsüklite jooksul kuhjuvad isegi väikesed erinevused elementide vahel – tootmistolerants, väikesed vanuseerinevused, temperatuurigradiendid 16S patareis – mõõdetavaks pingetriiviks. Aku lakkab olemast ühtlane jada ja hakkab käituma nagu oma nõrgim element. Kogu patarei mahtuvus langeb, tasakaalustamatus suureneb ja lõpuks peab akuhaldussüsteem (BMS) nõrgima elemendi kaitsmiseks varakult lahti ühendama, jättes kasutatava võimsuse hätta.

See on rikkerežiim, mis tõmbab energiasalvestusseadmete ostjaid aktiivse tasakaalustamise poole. Küsimus ei ole selles, kas aktiivne tasakaalustamine on üldiselt parem, vaid selles, kas teie projekti töötsükkel on piisavalt nõudlik, et passiivne tasakaalustamine ei suudaks sammu pidada.

Mida 100mA passiivne tasakaalustamine tegelikult teeb (ja kus see ESS-i jaoks ebapiisav on)

Passiivne tasakaalustamine toimib nii, et põletab esimesena täislaetud elementide liigse energia väikeste soojuskogustena šunttakisti kaudu. Tüüpiline 100 mA passiivne tasakaalustamisvool on piisav, et tulla toime kergemates rakendustes tekkiva triiviga, kuid sellel on kaks struktuurilist piirangut, mis on salvestamise seisukohast olulised:

• See toimib ainult laengu tipus.Passiivne süsteem vajab elemente, et need jõuaksid tasakaalustamisläveni (tavaliselt kõrge SOC), enne kui neid saab tasakaalustada. Osalise tsükliga salvestusrežiimis, kus harva toimub täielik laadimine, on passiivsel tasakaalustamisel vähem võimalusi toimida.
• Selle kiirus on väike võrreldes triiviga, mis võib iga päev koguneda.Mõnes ESS-i töötsüklis võib tasakaalustamatus akumuleeruda kiiremini, kui 100 mA passiivne tasakaalustussüsteem – mida rakendatakse ainult piiratud aknas laadimise tipul – suudab korrigeerida, seega võib vahe kuude jooksul pigem suureneda kui sulguda.

Madala tsükliga rakenduste puhul sobib passiivne tasakaalustamine hästi töötsükliga ja lisab kõige vähem kulusid. ESS-i probleemiks on just triivikiiruse ja korrektsioonikiiruse mittevastavus suure töötsükli korral.

Mida aktiivne tasakaalustamine lisab (ja kus peitub tegelik väärtus)

Aktiivne tasakaalustamine toimib nii, et energia kantakse üle kõrgema pingega elementidest madalama pingega elementidele – tavaliselt induktiivse või mahtuvusliku ülekandeahela kaudu –, selle asemel, et seda soojusena põletada. Sellel on kaks praktilist tagajärge:

• Suurem tasakaalustusvool.Kui passiivne voolutugevus on umbes 100 mA, siis salvestus-BMS-i spetsiaalne aktiivne tasakaalustamine on tavaliselt 1 A vahemikus – suurusjärgu võrra kiirem korrektsioon.
• See võib töötada laiemas SOC-vahemikus,Mitte ainult laadimise tipul. See on oluline hoiustamise ajal, kus aku võib harva olla 100% laetuse tasemel.

ESS-projekti lõpptulemuseks on see, et elementide pinge triivi saab korrigeerida kiirusega, mis vastab paremini nende akumuleerumiskiirusele. Aktiivne tasakaalustamine aitab patareil püsida kogu selle kasutusea jooksul ühtlasema stringi sarnasena, vähendades tõenäosust, et kasutatav võimsus jääb nõrgima elemendi taha. Tasub meeles pidada, et tasakaalustamise jõudlus teeninduses sõltub ülejäänud süsteemist – patareide ja elementide sobitamisest alguses, termilisest levikust stringis ja sellest, kus SOC-aknas tasakaalustamine toimib. Antud patarei konfiguratsiooni konkreetsed tasakaalustamisandmed tuleks pigem insenerimeeskonnaga kinnitada kui ainult andmelehe põhjal eeldada.

Kui passiivsest tasakaalustamisest piisab (ärge liialdage)

Aktiivne tasakaalustamine ei ole vaikimisi uuendus. Paljude rakenduste puhul on passiivne tasakaalustamine tõeliselt õige lahendus:

• Kerged varusüsteemid, mis tsükliliselt harva töötavad
• Telekommunikatsiooni UPS-pakid, mis töötavad peamiselt ooterežiimis ja harva süvatsükliga
• Väiketarbijale suunatud salvestusruum, mille puhul projekti majanduslik külg ei õigusta hoonehaldussüsteemi lisakulusid
• Hästi sobivad rakud, millel on kitsas algtolerants, kus triiv koguneb aeglaselt

Aktiivse tasakaalustamise määramine nende rakenduste jaoks lisab kulusid ilma proportsionaalse kasuta. Hea tarnija ütleb teile, millal on passiivne tasakaalustamine teie projekti jaoks õige lahendus – ja ohumärgiks väärib märkimist tarnija, kes soovitab iga projekti jaoks aktiivset tasakaalustamist ilma selge tehnilise põhjenduseta, mis on seotud teie töötsükliga.

Millal tasub oma salvestusprojekti jaoks aktiivset tasakaalustamist valida?

Energia salvestamisel aktiivse tasakaalustamise poole kalduvad töötsükli tingimused on üsna spetsiifilised. Kui teie projekt vastab mitmele neist, tasub aktiivse tasakaalustamise tingimusi täpsustada:

• Igapäevane sügavrattasõit.Päikeseenergial töötav salvestusruum, mis tühjeneb iga päev, aasta-aastalt märkimisväärselt, akumuleerib triivi kiiremini, kui perioodiline laadimise ülemise osa tasakaalustamine suudab korrigeerida.
• Mitmeaastane kasutusea ootus.Mida kauem süsteem eeldatavasti töötab, seda rohkem kumulatiivse triivi eest aktiivne tasakaalustamine kaitseb.
• Suuremad pakendikonfiguratsioonid.16S stringil on rohkem kohti triivi tekkeks kui 8S stringil, sest suurem arv järjestikku ühendatud elemente suurendab elementidevahelise varieeruvuse tõenäosust kogu stringis. 48 V (15–16S) ja kõrgema pingega mäluplokid saavad kiiremast korrektsioonist rohkem kasu.
• Paralleelpakendi arhitektuur.Aktiivne tasakaalustamine toimib iga paketi sees elementidevahelisel tasandil – see ei tasakaalusta paralleelsete pakettide vahel, kuid aitab igal üksikul paketil säilitada sisemist järjepidevust, mis toetab prognoositavamat käitumist, kui pangas töötab koos mitu paketti.
• Osalise tsükliga töö.Kui teie salvestusprofiil laeb aku harva täielikult (tipptasemel laadimise aeg, isetarbimise optimeerimine), muutub passiivse tasakaalustamise sõltuvus laadimise viimasest aknast tõeliseks piiranguks.

Kiire valiku viide

Kokkuvõtteks võib öelda, et aktiivne ja passiivne tasakaalustamine tavalistes rakendustes seostub tavaliselt järgmiselt. Käsitlege seda oma pakkumispäringu lähtepunktina, mitte oma konkreetse töötsükliga sobitamise asendajana:

Tabel on lähteviide; täpsustage oma tegeliku töötsükli profiili, mitte ainult rakenduse sildi järgi.

DALY aktiivne tasakaalustamine salvestusrakenduste jaoks

Projektide puhul, kus aktiivne tasakaalustamine on õige spetsifikatsioon, pakub DALY 4. põlvkonna energiasalvestussüsteemide BMS-seeria seda sisseehitatud moodulit. LK variant pakub 1A aktiivset tasakaalustamist standardsete koduste salvestuskonfiguratsioonide jaoks; LM-B variant pakub 2A aktiivset tasakaalustamist suurema voolutugevuse ja suurema mahutavusega süsteemidele. Mõlemad toetavad 8-16S LFP-d ja paralleelpakettide arhitektuuri, mis on levinud kodu- ja väikeettevõtete salvestussüsteemides, skaleerides kuni 16 paralleelpakettideni (umbes 160 kWh võrgu kohta) projektide jaoks, mis aja jooksul kasvavad.

Kaks kriteeriumit, mida tasub igas pakkumiseelses vestluses tähele panna: juurutamise ajal sõltub jõudluse tasakaalustamine ülejäänud süsteemist, nagu eespool käsitletud, ning konkreetsed konfiguratsiooniandmed – sealhulgas päästikloogika tasakaalustamine, SOC-aken ja paketi-elemendi sobitamise juhised – on midagi, mida insenerimeeskond teiega projektipõhiselt läbi töötab, mitte midagi, mida andmelehelt eeldada.

Korduma kippuvad küsimused

Q1Kas 1A aktiivbalansseerimine on alati parem kui 100mA passiivne?

Mitte alati – see, mis loetakse paremaks, sõltub sellest, mida teie töötsükkel patareile teeb. Rakenduste puhul, kus triiv akumuleerub aeglaselt (kerge koormusega varundamine, madal tsükliline töö), sobib probleemile 100 mA passiivne korrektsioon ja lisab kõige vähem kulusid. Rakenduste puhul, kus triiv akumuleerub kiiremini kui 100 mA suudab korrigeerida (igapäevane sügav tsükliline töö salvestusruumis), sobib probleemile paremini 1 A aktiivne korrektsioon. Kohandage tasakaalustamise lähenemisviis oma töötsükliga, mitte vastupidi.

Q2Kas aktiivne tasakaalustamine pikendab tsükli eluiga?

Tsükli eluiga on elementide endi omadus, mitte midagi, mida tasakaalustamine loob. Aktiivne tasakaalustamine aitab akupaketil saavutada elementide nimikasutusiga, vähendades tasakaalustamatuse ohtu, mis surub üksikud elemendid välja nende ohutust tööaknast. Elemendid määravad ülempiiri; tasakaalustamine aitab teil sellele ülempiirile tegelikult läheneda, mitte lasta end piirata nõrgimal elemendil. Teie konfiguratsiooni spetsiifilised kasutusea andmed on projektitasandi vestlus insenerimeeskonnaga.

Q3Kui ma pole kindel, kas minu projekt vajab aktiivset või passiivset juhtimist, mida ma peaksin tegema?

Esitage tarnijale oma töötsükli profiil – päevane tsüklite arv, eeldatav tsüklite arv aastas, sihtotstarbeline kasutusiga, aku suurus ja see, kas süsteem saavutab regulaarselt täislaetuse. Tarnijat, kes spetsifikatsioonid koostab selle teabe põhjal, selle asemel et vaikimisi kallimat varianti valida, tuleks tõsiselt võtta. Kui te ei saa spetsifikatsiooni põhjendust, mis on seotud teie töötsükliga, on see teave, mida vajate enne hinnapäringu saatmist.

DALY kohta

DALY projekteerib ja toodab liitiumakude haldussüsteeme originaalseadmete tootjatele (OEM), akupakkide tootjatele ja integraatoritele ning tooteid kasutatakse enam kui 130 riigis. 2015. aastal asutatud DALY tegutseb ISO 9001 / ISO 14001 süsteemide alusel, mis vastavad CE ja RoHS nõuetele; energiasalvestusliinil on UL-i tunnustatud komponendi staatus (mitte täielik UL-süsteemi sertifikaat – see eristamine on oluline Põhja-Ameerika projektide puhul) ning süsteemi tasemel sertifitseerimist toetavad dokumendid akupaki või süsteemi tasandil.

Kas soovite oma salvestusprojekti jaoks aktiivset tasakaalustamist määrata?

Kui teie projekti ulatus on päikeseenergia salvestamise, koduse aku või väikese ärilise energiasalvestussüsteemi (ESS) jaoks oluline ja soovite õigesti tasakaalustada, saab DALY insenerimeeskond teie töötsükli üle vaadata ja aidata teil BMS-i lähenemisviisi sellele sobitada.

• Jaga oma töötsüklit: päevane tsükli sügavus, eeldatav kasutusiga, paki suurus, paralleelkonfiguratsioon
• Taotle 4. põlvkonna LK / LM-B spetsifikatsiooni dokumentatsiooni
• E-post:dalybms@dalyelec.com

Aktiivse tasakaalustamise tooteleht:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/