Kada je sistemima za skladištenje energije potrebno aktivno balansiranje (a kada je pasivno dovoljno)

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

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

Skladištenje energije je drugačije. Kućna baterija spojena na solarnu energiju se duboko ciklira svaki dan, godinu za godinom. Komercijalni sistem za skladištenje može se ciklirati više puta dnevno. Tokom hiljada 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 uniforman niz i počinje se ponašati kao njegova najslabija ćelija. Kapacitet cijelog paketa opada, neravnoteža se širi i na kraju BMS mora rano da se isključi kako bi zaštitio najslabiju ćeliju - ostavljajući upotrebljiv kapacitet nasukanim.

Ovo je način kvara koji privlači kupce sistema za skladištenje energije ka aktivnom balansiranju. Pitanje nije da li je aktivno balansiranje generalno bolje - pitanje je da li je radni ciklus vašeg projekta dovoljno zahtjevan da pasivno balansiranje ne može da ga prati.

Šta pasivno balansiranje od 100mA zapravo radi (i gdje nije dovoljno efikasno za ESS)

Pasivno balansiranje funkcioniše tako što sagorijeva višak energije iz ćelija koje prve dostignu pun napunjenost, kao male količine toplote 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 skladištenje:

• Djeluje samo na vrhu punjenja.Pasivnom sistemu je potrebno da ćelije dostignu prag balansiranja (obično visoko stanje napunjenosti) prije nego što ih može izjednačiti. U radu sa djelomičnim ciklusom skladištenja koji rijetko ima potpuno punjenje, pasivno balansiranje ima manje mogućnosti za rad.
• Njegova brzina je mala u odnosu na odstupanje koje se može akumulirati dnevno.U nekim ESS ciklusima rada, neravnoteža se može akumulirati brže nego što pasivni sistem za balansiranje od 100 mA - koji se primjenjuje samo u ograničenom vremenskom okviru na vrhuncu punjenja - može ispraviti, tako da se jaz može proširiti tokom mjeseci, umjesto da se smanji.

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 visok.

Šta aktivno balansiranje dodaje (i gdje leži prava vrijednost)

Aktivno balansiranje funkcioniše tako što prenosi energiju iz ćelija višeg napona u ćelije nižeg napona - obično putem induktivnog ili kapacitivnog prenosnog kola - umjesto da je sagorijeva kao toplotu. Slijede dvije praktične posljedice:

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

Krajnji rezultat ESS projekta je da se pomak napona ćelije može korigovati brzinom koja više odgovara brzini njegovog akumuliranja. Aktivno balansiranje može pomoći da paket ostane bliži ujednačenom nizu tokom svog vijeka trajanja, smanjujući vjerovatnoću da upotrebljivi kapacitet bude izgubljen zbog najslabije ćelije. Važno je imati na umu sljedeće: performanse balansiranja u radu zavise od ostatka sistema - usklađivanja paketa i ćelija na početku, termičkog širenja po nizu i gdje u SOC prozoru je dozvoljeno da balansiranje radi. Specifične podatke o balansiranju za datu konfiguraciju paketa treba potvrditi s inženjerskim timom, a ne pretpostavljati samo na osnovu podatkovnog lista.

Kada je pasivno balansiranje dovoljno (nemojte pretjerati sa specifikacijama)

Aktivno balansiranje nije standardna nadogradnja. Za širok spektar primjena, pasivno je zaista pravo rješenje:

• Lagani rezervni sistemi koji se rijetko ciklično uključuju/isključuju
• Telekomunikacijski UPS paketi koji rade prvenstveno kao rezervni i rijetko imaju duboki ciklus punjenja/punjenja
• Skladištenje malih potrošačkih kapaciteta gdje ekonomija projekta ne opravdava dodatne troškove BMS-a
• Dobro usklađene ćelije sa 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 pravo rješenje za vaš projekat - a crvena zastavica koju vrijedi napomenuti je dobavljač koji preporučuje aktivno balansiranje za svaki projekat bez jasnog tehničkog obrazloženja vezanog za vaš radni ciklus.

Kada je aktivno balansiranje vrijedno specificiranja za vaš projekat skladištenja

Uslovi radnog ciklusa koji prevagnu prema aktivnom načinu rada za skladištenje energije su prilično specifični. Ako vaš projekat ispunjava nekoliko ovih uslova, vrijedi specificirati aktivno balansiranje:

• Dnevno duboko bicikliranje.Solarno-spojeno skladištenje koje se značajno prazni svaki dan, iz godine u godinu, akumulira brže odstupanje nego što periodično balansiranje punjenja može ispraviti.
• Očekivani višegodišnji vijek trajanja.Što se duže očekuje da sistem radi, to će vam aktivno balansiranje pomoći da se zaštitite od većeg kumulativnog pomaka.
• Veće konfiguracije paketa.Niz od 16S ima više mjesta za razvoj drifta nego niz od 8S, jer veći broj ćelija u seriji povećava vjerovatnoću varijacija od ćelije do ćelije u nizu. Paketi za skladištenje na 48V (15-16S) i više imaju više koristi od brže korekcije.
• Arhitektura paralelnog paketa.Aktivno balansiranje djeluje na nivou od ćelije do ćelije unutar svakog paketa - ne izjednačava između paralelnih paketa, ali pomaže svakom pojedinačnom paketu da održi unutrašnju konzistentnost, što podržava predvidljivije ponašanje kada više paketa radi zajedno u banci.
• Rad u djelomičnom ciklusu.Ako vaš profil skladištenja rijetko puni bateriju do kraja (smanjenje vršne potrošnje, optimizacija vlastite potrošnje), oslanjanje pasivnog balansiranja na vremenski okvir za maksimalno punjenje postaje stvarno ograničenje.

Brzi vodič za odabir

Ukratko, evo kako se aktivno naspram pasivnog balansiranja obično poklapaju u uobičajenim primjenama. Tretirajte ovo kao početnu tačku za vaš RFQ (zahtjev za ponudu), a ne kao zamjenu za usklađivanje s vašim specifičnim radnim ciklusom:

Tabela je početna referenca; navedite je u odnosu na vaš stvarni profil radnog ciklusa, a ne samo na osnovu oznake aplikacije.

DALY aktivno balansiranje za aplikacije skladištenja

Za projekte gdje je aktivno balansiranje prava specifikacija, DALY-jeva linija BMS sistema za skladištenje 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 sisteme veće struje i kapaciteta. Obje podržavaju 8-16S LFP i arhitekturu paralelnih paketa uobičajenu u kućnim i malim komercijalnim sistemima za skladištenje, skalirajući do 16 paketa paralelno (oko 160 kWh po mreži) za projekte koji rastu tokom vremena.

Dva kvalifikatora koja vrijedi napomenuti u svakom razgovoru prije zahtjeva za ponudu (RFQ): balansiranje performansi u implementaciji zavisi od ostatka sistema kao što je gore objašnjeno, a specifični podaci o konfiguraciji - uključujući logiku okidača balansiranja, SOC prozor i smjernice za usklađivanje ćelija paketa - nešto su na čemu će inženjerski tim raditi s vama na osnovu projekta, a ne nešto što se može pretpostaviti iz podatkovnog lista.

Često postavljana pitanja

Q1Da li je aktivno balansiranje od 1A uvijek bolje od pasivnog od 100mA?

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

Q2Da li aktivno balansiranje produžava vijek trajanja?

Vijek trajanja je svojstvo samih ćelija, a ne nešto što balansiranje stvara. Aktivno balansiranje pomaže bateriji da dostigne nazivni vijek trajanja ćelija smanjenjem rizika od neravnoteže koja potiskuje pojedinačne ćelije izvan njihovog sigurnog radnog okvira. 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 su predmet razgovora na nivou projekta s inženjerskim timom.

Q3Ako nisam siguran da li mom projektu treba aktivna ili pasivna aktivnost, šta trebam učiniti?

Dostavite dobavljaču profil vašeg radnog ciklusa - dnevnu dubinu ciklusa, očekivane cikluse godišnje, ciljani vijek trajanja, veličinu paketa i da li će sistem redovno dostizati punu napunjenost. Dobavljača koji specificira na osnovu tih informacija, umjesto da se odluči za skuplju opciju, treba shvatiti ozbiljno. Ako ne možete dobiti obrazloženje specifikacije koje se povezuje s vašim radnim ciklusom, to su podaci koji su vam potrebni prije nego što se pošalje zahtjev za ponudu (RFQ).

O DALY-ju

DALY dizajnira i proizvodi sisteme za upravljanje litijumskim baterijama za proizvođače originalne opreme (OEM), proizvođače paketa i integratore, s proizvodima koji se koriste u preko 130 zemalja. Osnovan 2015. godine, DALY posluje u skladu sa ISO 9001 / ISO 14001 sistemima sa CE i RoHS usklađenošću; linija za skladištenje energije ima status UL Recognized Component (ne potpuni UL sistemski certifikat - ova razlika je važna za sjevernoameričke projekte), uz dokumentaciju koja podržava certifikaciju na nivou sistema na nivou paketa ili sistema.

Određivanje aktivnog balansiranja za vaš projekat skladištenja?

Ako razmatrate projekat skladištenja solarne energije, kućne baterije ili malog komercijalnog ESS sistema 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/