Când sistemele de stocare a energiei necesită echilibrare activă (și când cea pasivă este suficientă)

Problema zilnică a ciclismului. Echilibrarea pasivă nu a fost concepută pentru ea.

O baterie electrică pentru biciclete electrice de consum se încarcă poate o dată pe zi, adesea mai rar. O unealtă electrică este utilizată în rafale scurte. Majoritatea aplicațiilor generale cu litiu oferă bateriei suficient timp pentru a se odihni, iar orice mic dezechilibru dintre celule este corectat lent în fundal. Echilibrarea pasivă - de obicei în jur de 100 mA direcționate prin cea mai înaltă celulă în timpul perioadei de încărcare maximă - funcționează perfect pentru acest profil de funcționare.

Stocarea energiei este diferită. O baterie de uz casnic cuplată cu energie solară are cicluri intense în fiecare zi, an de an. Un sistem de stocare comercial poate avea cicluri de mai multe ori pe zi. De-a lungul a mii de cicluri, chiar și mici diferențe între celule - toleranța de fabricație, mici diferențe de vârstă, gradienții de temperatură pe un pachet de 16S - se acumulează într-o derivă de tensiune măsurabilă. Pachetul nu mai este un șir uniform și începe să se comporte ca cea mai slabă celulă a sa. Capacitatea întregului pachet scade, dezechilibrul se adâncește și, în cele din urmă, BMS-ul trebuie să se deconecteze devreme pentru a proteja cea mai slabă celulă - lăsând capacitatea utilizabilă blocată.

Acesta este modul de defecțiune care îi atrage pe cumpărătorii de stocare a energiei către echilibrarea activă. Întrebarea nu este dacă sistemul activ este mai bun în general, ci dacă ciclul de funcționare al proiectului dumneavoastră este suficient de solicitant încât echilibrarea pasivă să nu poată ține pasul.

Ce face de fapt echilibrarea pasivă de 100mA (și unde nu este utilă pentru ESS)

Echilibrarea pasivă funcționează prin arderea excesului de energie din celulele care ating primele încărcarea completă, sub formă de cantități mici de căldură pe un rezistor shunt. Un curent tipic de echilibrare pasivă de 100 mA este suficient pentru a gestiona deviația care se acumulează în aplicațiile mai ușoare - dar are două limite structurale care contează pentru stocare:

• Acționează doar la vârful încărcării.Un sistem pasiv are nevoie ca celulele să atingă pragul de echilibrare (de obicei, un nivel ridicat de încărcare a bateriei) înainte de a le putea egaliza. În operațiunile de stocare cu ciclu parțial, care rareori înregistrează o încărcare completă, echilibrarea pasivă are mai puține oportunități de funcționare.
• Rata sa este mică în raport cu deviația care se poate acumula zilnic.În unele cicluri de funcționare ale ESS, dezechilibrul se poate acumula mai repede decât poate corecta un sistem de echilibrare pasivă de 100 mA - aplicat doar într-o fereastră limitată la vârful încărcării - astfel încât decalajul se poate mări în decurs de luni, în loc să se reducă.

Pentru aplicațiile cu ciclu superficial, echilibrarea pasivă se potrivește bine cu ciclul de funcționare și adaugă cel mai mic cost. Problema în special pentru ESS este neconcordanța dintre rata de drift și rata de corecție atunci când ciclul de funcționare este intens.

Ce adaugă echilibrarea activă (și unde rezidă adevărata valoare)

Echilibrarea activă funcționează prin transferul de energie de la celulele de tensiune mai mare la celulele de tensiune mai mică - de obicei printr-un circuit de transfer inductiv sau capacitiv - în loc să o ardă sub formă de căldură. Rezultă două consecințe practice:

• Curent de echilibrare mai mare.În timp ce echilibrarea pasivă este în jur de 100 mA, echilibrarea activă dedicată în BMS-ul de stocare este de obicei în intervalul de 1 A - o corecție de ordinul mărimii mai rapidă.
• Poate funcționa pe o gamă mai largă de SOC,nu doar la nivelul maxim de încărcare. Acest lucru este important în operațiunile de depozitare, unde acumulatorul poate rareori să stea la 100% din încărcarea totală (SOC).

Rezultatul net al unui proiect ESS este că deviația tensiunii celulelor poate fi corectată la o rată care se potrivește mai bine cu rata pe care o acumulează. Echilibrarea activă poate ajuta pachetul să rămână mai aproape de un șir uniform pe parcursul duratei sale de viață, reducând probabilitatea ca capacitatea utilizabilă să fie blocată de cea mai slabă celulă. Calificativul care merită reținut: performanța echilibrării în funcționare depinde de restul sistemului - potrivirea pachet-celulă la început, dispersia termică pe șir și locul în fereastra SOC unde este permisă echilibrarea să funcționeze. Datele specifice de echilibrare pentru o anumită configurație a pachetului sunt ceva ce trebuie confirmat cu echipa de ingineri, mai degrabă decât să se presupună doar din fișa tehnică.

Când echilibrarea pasivă este suficientă (nu supraevaluați specificațiile)

Echilibrarea activă nu este o actualizare implicită. Pentru o gamă largă de aplicații, echilibrarea pasivă este într-adevăr răspunsul corect:

• Sisteme de rezervă ușoare care se ciclează rar
• Pachete UPS pentru telecomunicații care funcționează în principal ca standby și rareori ca cicluri de încărcare profundă
• Stocare la scară mică, la scară de consum, unde aspectele economice ale proiectului nu justifică costul suplimentar al BMS
• Celule bine potrivite cu toleranță inițială strânsă, unde driftul se acumulează lent

Specificarea echilibrării active pentru aceste aplicații adaugă costuri fără a oferi un beneficiu proporțional. Un furnizor bun vă va spune când echilibrarea pasivă este răspunsul potrivit pentru proiectul dvs. - iar un semnal de alarmă demn de remarcat este un furnizor care recomandă echilibrarea activă pentru fiecare proiect fără o justificare tehnică clară legată de ciclul dvs. de funcționare.

Când merită să specificați echilibrarea activă pentru proiectul dvs. de stocare

Condițiile ciclului de funcționare care înclină balanța către stocarea activă a energiei sunt destul de specifice. Dacă proiectul dumneavoastră îndeplinește mai multe dintre acestea, merită specificate echilibrarea activă:

• Ciclism profund zilnic.Stocarea cuplată cu energie solară, care se descarcă semnificativ în fiecare zi, an de an, acumulează o abatere mai rapidă decât o poate corecta echilibrarea periodică a nivelului maxim de încărcare.
• Așteptări privind durata de viață utilă pe mai mulți ani.Cu cât se așteaptă ca sistemul să funcționeze mai mult timp, cu atât mai mult vă ajută echilibrarea activă să vă protejați împotriva derivei cumulative.
• Configurații de pachete mai mari.Un șir de 16V are mai multe locuri pentru dezvoltarea driftului decât un șir de 8V, deoarece un număr mai mare de celule în serie crește probabilitatea variației de la celulă la celulă pe șir. Pachetele de stocare la 48V (15-16V) și peste beneficiază mai mult de o corecție mai rapidă.
• Arhitectură de pachete paralele.Echilibrarea activă funcționează la nivel de celulă la celulă în interiorul fiecărui pachet — nu egalizează între pachete paralele, dar ajută fiecare pachet individual să mențină consistența internă, ceea ce susține un comportament mai previzibil atunci când mai multe pachete funcționează împreună într-o bancă.
• Funcționare cu ciclu parțial.Dacă profilul tău de stocare rareori încarcă complet bateria (reducerea vârfurilor de încărcare, optimizarea autoconsumului), dependența echilibrării pasive de fereastra de încărcare maximă devine o limitare reală.

Referință rapidă de selecție

Pe scurt, iată cum se corelează de obicei echilibrarea activă versus pasivă cu aplicațiile comune. Considerați acest lucru ca punct de plecare pentru cererea dvs. de ofertă, nu ca un substitut pentru potrivirea cu ciclul dvs. de funcționare specific:

Tabelul este o referință de pornire; specificați în funcție de profilul ciclului de funcționare real, nu doar de eticheta aplicației.

Echilibrare activă DALY pentru aplicații de stocare

Pentru proiectele în care echilibrarea activă este specificația potrivită, linia BMS de stocare a energiei de a 4-a generație de la DALY o încorporează nativ. Varianta LK oferă echilibrare activă de 1A pentru configurații standard de stocare la domiciliu; varianta LM-B oferă echilibrare activă de 2A pentru sisteme cu curent mai mare și capacitate mai mare. Ambele suportă LFP 8-16S și arhitectura de pachete paralele, comună în stocarea la domiciliu și în spațiile comerciale mici, scalând până la 16 pachete în paralel (aproximativ 160 kWh per rețea) pentru proiecte care se dezvoltă în timp.

Două aspecte demne de remarcat în orice conversație prealabilă RFQ: echilibrarea performanței în implementare depinde de restul sistemului, așa cum s-a discutat mai sus, iar datele de configurare specifice - inclusiv logica de declanșare a echilibrării, fereastra SOC și îndrumările de potrivire a celulelor pachetului - sunt ceva ce echipa de ingineri va lucra împreună cu dvs. pe bază de proiect, mai degrabă decât ceva ce se poate presupune dintr-o fișă tehnică.

Întrebări frecvente

Q1Este echilibrarea activă de 1A întotdeauna mai bună decât cea pasivă de 100mA?

Nu întotdeauna — ceea ce este considerat mai bun depinde de efectul ciclului de funcționare asupra pachetului. Pentru aplicațiile în care abaterea se acumulează lent (rezervă ușoară, cicluri superficiale), corecția pasivă de 100 mA rezolvă problema și adaugă cel mai mic cost. Pentru aplicațiile în care abaterea se acumulează mai repede decât o pot corecta 100 mA (cicluri profunde zilnice în depozitare), corecția activă de 1 A rezolvă mai bine problema. Adaptați abordarea de echilibrare la ciclul de funcționare, nu invers.

Q2Echilibrarea activă prelungește durata de viață a ciclului de viață?

Durata de viață a ciclului de viață este o proprietate a celulelor în sine, nu ceva creat de echilibrare. Ceea ce face echilibrarea activă este să ajute pachetul să atingă durata de viață nominală a celulelor, reducând riscul ca dezechilibrul să împingă celulele individuale în afara ferestrei lor de funcționare sigură. Celulele determină plafonul; echilibrarea vă ajută să vă apropiați efectiv de acel plafon, în loc să fiți limitați de cea mai slabă celulă. Datele specifice privind durata de viață pentru configurația dvs. reprezintă o conversație la nivel de proiect cu echipa de ingineri.

Q3Dacă nu sunt sigur dacă proiectul meu necesită activare sau pasivă, ce ar trebui să fac?

Furnizați furnizorului profilul ciclului de funcționare - durata zilnică a ciclului, ciclurile așteptate pe an, durata de viață țintă, dimensiunea pachetului și dacă sistemul va atinge în mod regulat încărcarea completă. Un furnizor care specifică pe baza acestor informații, în loc să aleagă implicit opțiunea cu preț mai mare, este cel care trebuie luat în serios. Dacă nu puteți obține o justificare a specificațiilor care să se lege de ciclul dvs. de funcționare, acestea sunt datele de care aveți nevoie înainte de a trimite cererea de ofertă.

Despre DALY

DALY proiectează și produce sisteme de gestionare a bateriilor cu litiu pentru producători de echipamente originale (OEM), producători de pachete de baterii și integratori, cu produse utilizate în peste 130 de țări. Fondată în 2015, DALY operează în conformitate cu sistemele ISO 9001 / ISO 14001, cu conformitate CE și RoHS; linia de stocare a energiei are statutul de componentă recunoscută UL (nu certificare completă a sistemului UL - distincția contează pentru proiectele din America de Nord), cu documentație furnizată pentru a susține certificarea la nivel de sistem la nivel de pachet sau sistem.

Specificați echilibrarea activă pentru proiectul dvs. de stocare?

Dacă analizați un proiect de stocare solară, o baterie casnică sau un sistem ESS pentru spații comerciale mici și doriți să specificați corect echilibrarea, echipa de ingineri DALY vă poate analiza ciclul de funcționare și vă poate ajuta să adaptați abordarea BMS la acesta.

• Partajați ciclul de funcționare: adâncimea ciclului zilnic, durata de viață estimată, dimensiunea pachetului, configurația paralelă
• Solicitați documentația specificațiilor pentru LK / LM-B de a 4-a generație
• E-mail:dalybms@dalyelec.com

Pagina produsului de echilibrare activă:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/