Amikor az energiatároló rendszereknek aktív kiegyensúlyozásra van szükségük (és amikor a passzív elég)

A passzív egyensúlyozást nem a mindennapi kerékpározás problémájára tervezték

Egy fogyasztói e-kerékpár-csomag talán naponta egyszer, gyakran ritkábban is fel-le tekeredik. Egy elektromos szerszámot rövid ideig használnak. A legtöbb általános lítiumalkalmazás rengeteg időt hagy az akkumulátornak a nyugalmi állapot elérésére, és a cellák közötti bármilyen kis egyensúlyhiány lassan korrigálódik a háttérben. A passzív kiegyenlítés – jellemzően körülbelül 100 mA, amelyet a legmagasabb töltési cellára söntölnek a töltés csúcspontján – tökéletesen működik ehhez a terhelési profilhoz.

Az energiatárolás más. Egy napelemes otthoni akkumulátor évről évre minden egyes nap mély cikluson megy keresztül. Egy kereskedelmi tárolórendszer akár naponta többször is cikluson át ingadozhat. Több ezer ciklus alatt még a cellák közötti apró különbségek – gyártási tűréshatárok, apró korkülönbségek, hőmérsékleti gradiensek egy 16S csomagon belül – is mérhető feszültségingadozássá halmozódnak fel. A csomag megszűnik egyenletes szál lenni, és a leggyengébb cellájaként kezd viselkedni. A teljes csomag kapacitása csökken, az egyensúlyhiány növekszik, és végül a BMS-nek korán le kell kapcsolnia a leggyengébb cella védelme érdekében – így a használható kapacitás bennmarad.

Ez az a meghibásodási mód, ami az energiatárolók vásárlóit az aktív kiegyenlítés felé vonzza. A kérdés nem az, hogy az aktív kiegyenlítés általában véve jobb-e, hanem az, hogy a projekt kitöltési tényezője elég magas-e ahhoz, hogy a passzív kiegyenlítés ne tudjon lépést tartani.

Mit csinál valójában a 100 mA-es passzív kiegyenlítés (és hol marad el az ESS-től)?

A passzív kiegyenlítés úgy működik, hogy a teljes feltöltést először elérő cellák felesleges energiáját kis mennyiségű hő formájában elégeti egy söntellenálláson keresztül. Egy tipikus 100 mA-es passzív kiegyenlítő áram elegendő a könnyebb alkalmazásokban felhalmozódó drift kezeléséhez – de két szerkezeti korlátja van, amelyek fontosak a tárolás szempontjából:

• Csak a töltés tetején hat.Egy passzív rendszernek szüksége van arra, hogy a cellák elérjék a kiegyenlítési küszöböt (általában magas töltöttségi szint), mielőtt kiegyenlíthetné őket. Részleges ciklusú tárolási működés esetén, ahol ritkán történik meg a teljes feltöltés, a passzív kiegyenlítésnek kevesebb lehetősége van a működésre.
• A mértéke kicsi a naponta felhalmozódó sodródáshoz képest.Bizonyos ESS munkaciklusokban az egyensúlyhiány gyorsabban halmozódhat fel, mint ahogy azt egy 100 mA-es passzív kiegyenlítő rendszer – amelyet csak egy korlátozott időablakban, a töltés tetején alkalmaznak – képes korrigálni, így a különbség hónapok alatt inkább szélesedhet, mintsem csökkenne.

Sekély ciklusú alkalmazásoknál a passzív kiegyensúlyozás jól illeszkedik a kitöltési tényezőhöz, és a legkisebb költségeket eredményezi. Az ESS esetében kifejezetten a sodródási ráta és a korrekciós ráta közötti eltérés jelentkezik nagy kitöltési tényező esetén.

Mit ad hozzá az aktív kiegyensúlyozás (és hol rejlik a valódi értéke)

Az aktív kiegyenlítés úgy működik, hogy az energiát a nagyobb feszültségű cellákból az alacsonyabb feszültségű cellákba – jellemzően egy induktív vagy kapacitív átviteli áramkörön keresztül – viszi át ahelyett, hogy hőként égetné el. Ennek két gyakorlati következménye van:

• Nagyobb kiegyenlítő áram.Míg a passzív áramerősség körülbelül 100 mA, a tároló BMS-ben a dedikált aktív kiegyenlítés jellemzően 1 A-es tartományban van – ez nagyságrenddel gyorsabb korrekció.
• A SOC-tartomány nagyobb részén is működhet,Nem csak a töltés tetején. Ez tárolási üzemmódban fontos, ahol az akkumulátor ritkán éri el a 100%-os töltöttségi szintet.

Egy ESS projekt végeredménye, hogy a cellafeszültség-eltolódás olyan ütemben korrigálható, amely jobban megfelel a felhalmozódásának ütemének. Az aktív kiegyenlítés segíthet abban, hogy a csomag az élettartama alatt közelebb maradjon az egyenletes füzérhez, csökkentve annak valószínűségét, hogy a használható kapacitás a leggyengébb cella miatt rekedjen. Érdemes szem előtt tartani a következő jellemzőt: az üzem közbeni kiegyenlítési teljesítmény a rendszer többi részétől függ – a csomag-cella illesztéstől a kezdeti időszakban, a füzér hőeloszlásától és attól, hogy a kiegyenlítés a SOC ablakban hol működhet. Egy adott csomagkonfigurációra vonatkozó konkrét kiegyenlítési adatokat a mérnöki csapattal kell megerősíteni, ahelyett, hogy csak az adatlapból feltételeznénk.

Amikor a passzív kiegyensúlyozás elég (Ne vigyük túlzásba a specifikációt)

Az aktív kiegyensúlyozás nem alapértelmezett fejlesztés. Számos alkalmazáshoz a passzív valóban a megfelelő megoldás:

• Könnyű, ritkán járó tartalék rendszerek
• Telekommunikációs UPS csomagok, amelyek elsősorban készenléti állapotban működnek, és ritkán kerülnek újraindításra
• Kis méretű, fogyasztói méretű tárolás, ahol a projekt gazdaságossága nem indokolja a többlet BMS költséget
• Jól illeszkedő sejtek szűk kezdeti toleranciával, ahol a sodródás lassan halmozódik fel

Az ilyen alkalmazásokhoz szükséges aktív kiegyensúlyozás költségnövelő hatást fejt ki anélkül, hogy arányosan előnyös lenne. Egy jó beszállító megmondja, mikor a passzív kiegyensúlyozás a megfelelő megoldás az Ön projektjéhez – és egy figyelmeztető jelzés az, ha egy beszállító minden projekthez az aktív kiegyensúlyozást javasolja anélkül, hogy egyértelmű műszaki indoklást mutatna be a munkaciklushoz kapcsolódóan.

Mikor érdemes az aktív kiegyensúlyozást kiválasztani a tárolási projekthez?

Az energiatárolás szempontjából az aktív üzemmód felé billenő kitöltési tényező feltételei meglehetősen specifikusak. Ha a projekt ezek közül többet is teljesít, érdemes meghatározni az aktív kiegyensúlyozást:

• Napi mélykerékpározás.A napelemes energiatárolók, amelyek évről évre jelentősen lemerülnek, gyorsabban halmozzák fel a sodródást, mint ahogyan azt a rendszeres felső töltéskiegyenlítés korrigálni tudná.
• Többéves várható élettartam.Minél tovább várható a rendszer futása, annál több kumulatív drift ellen segít védekezni az aktív kiegyensúlyozás.
• Nagyobb csomagkonfigurációk.Egy 16S-es füzérben több hely van a sodródás kialakulására, mint egy 8S-es füzérben, mivel a sorba kapcsolt nagyobb számú cella növeli a cellák közötti eltérés valószínűségét a füzérben. A 48 V-os (15-16S) és afeletti feszültségű tárolócsomagok jobban profitálnak a gyorsabb korrekcióból.
• Párhuzamos csomagolási architektúra.Az aktív kiegyenlítés cellaszinten működik az egyes csomagokon belül – nem egyenlít ki a párhuzamos csomagok között, de segít az egyes csomagoknak fenntartani a belső konzisztenciát, ami kiszámíthatóbb viselkedést támogat, amikor több csomag működik együtt egy bankban.
• Részleges ciklusú működés.Ha a tárolási profilod ritkán tölti fel teljesen az akkumulátort (csúcstöltés, önfogyasztás optimalizálása), akkor a passzív kiegyenlítésnek a töltési időszakra való támaszkodása valódi korláttá válik.

Gyors kiválasztási útmutató

Összefoglalva, az aktív és a passzív kiegyensúlyozás jellemzően a gyakori alkalmazásokban a következőképpen néz ki. Tekintsd ezt kiindulópontnak az árajánlatkéréshez, ne helyettesítsd a konkrét kitöltési tényezőhöz való illesztést:

A táblázat kiindulási referenciaként szolgál; a tényleges kitöltési tényező profilhoz viszonyítva adja meg, ne csak az alkalmazás címkéjéhez.

DALY aktív kiegyenlítés tárolási alkalmazásokhoz

Azoknál a projekteknél, ahol az aktív kiegyenlítés a megfelelő specifikáció, a DALY 4. generációs energiatároló BMS termékcsaládja natívan tartalmazza ezt a funkciót. Az LK változat 1 A-es aktív kiegyenlítést biztosít a standard otthoni tárolókonfigurációkhoz; az LM-B változat 2 A-es aktív kiegyenlítést biztosít a nagyobb áramerősségű és kapacitású rendszerekhez. Mindkettő támogatja a 8-16S LFP-t és a párhuzamos csomagarchitektúrát, amely az otthoni és kiskereskedelmi tárolókban elterjedt, akár 16 csomagig is skálázható párhuzamosan (hálózatonként körülbelül 160 kWh) az idővel növekvő projektek számára.

Két körülményt érdemes figyelembe venni az árajánlatkérés előtti megbeszéléseken: a telepítés során a teljesítmény kiegyensúlyozása a fent tárgyaltak szerint a rendszer többi részétől függ, és a konkrét konfigurációs adatokat – beleértve a kiegyensúlyozási trigger logikát, a SOC ablakot és a csomag-cella egyeztetési útmutatót – a mérnöki csapat projektenként fogja Önnel együtt kidolgozni, ahelyett, hogy egy adatlapból kellene kiindulni.

Gyakran ismételt kérdések

Q1Az 1A-es aktív kiegyenlítés mindig jobb, mint a 100mA-es passzív?

Nem mindig – hogy mi számít jobbnak, az attól függ, hogy a kitöltési tényező mit tesz a csomaggal. Azokban az alkalmazásokban, ahol a drift lassan halmozódik fel (kis teljesítményű biztonsági mentés, sekély ciklus), a 100 mA-es passzív korrekció megoldja a problémát, és a legkisebb költséget jelenti. Azokban az alkalmazásokban, ahol a drift gyorsabban halmozódik fel, mint amit 100 mA képes korrigálni (napi mély ciklusok tárolás közben), az 1 A-es aktív korrekció jobban megoldja a problémát. A kiegyensúlyozási megközelítést igazítsa a kitöltési tényezőhöz, ne fordítva.

Q2Meghosszabbítja-e az aktív kiegyensúlyozás a ciklus élettartamát?

A ciklusidő maguknak a celláknak a tulajdonsága, nem pedig a kiegyensúlyozás által létrehozott dolog. Az aktív kiegyensúlyozás segít a csomagnak elérni a cellák névleges élettartamát azáltal, hogy csökkenti az egyensúlyhiány kockázatát, ami az egyes cellákat kiszorítja a biztonságos működési időablakukból. A cellák határozzák meg a felső határt; a kiegyensúlyozás segít abban, hogy ténylegesen megközelítsd ezt a felső határt, ahelyett, hogy a leggyengébb cella korlátozna. A konfigurációhoz tartozó konkrét élettartamadatok a mérnöki csapattal folytatott projektszintű beszélgetés eredménye.

Q3Mit tegyek, ha nem vagyok biztos benne, hogy a projektemnek aktív vagy passzív védelemre van szüksége?

Adja meg a beszállítónak a kitöltési ciklus profilját – napi ciklusmélység, várható ciklusok száma évente, célzott élettartam, csomagméret, és hogy a rendszer rendszeresen eléri-e a teljes feltöltést. Azt a beszállítót kell komolyan venni, aki ezen információk alapján specifikálja a specifikációt, ahelyett, hogy a drágább opciót választaná. Ha nem tud olyan specifikációs indoklást kapni, amely visszavezethető a kitöltési ciklushoz, akkor ezekre az adatokra van szüksége az árajánlatkérés elküldése előtt.

A DALY-ról

A DALY lítium akkumulátor-kezelő rendszereket tervez és gyárt OEM-ek, csomaggyártók és integrátorok számára, termékeit több mint 130 országban használják. A 2015-ben alapított DALY ISO 9001 / ISO 14001 rendszerek szerint működik, CE és RoHS megfelelőséggel; az energiatároló termékcsalád UL Recognized Component státusszal rendelkezik (nem teljes UL rendszertanúsítvánnyal – a megkülönböztetés az észak-amerikai projekteknél számít), a rendszerszintű tanúsítást csomag- vagy rendszerszinten alátámasztó dokumentációval.

Aktív kiegyensúlyozást szeretne meghatározni tárolási projektjéhez?

Ha napelemes energiatárolásra, otthoni akkumulátorra vagy kiskereskedelmi ESS projektre vonatkozó tervet készít, és helyesen szeretné meghatározni a kiegyensúlyozást, a DALY mérnöki csapata áttekintheti a munkaciklust, és segíthet az épületfelügyeleti (BMS) megközelítés hozzáigazításában.

• Ossza meg a munkaciklusát: napi ciklusmélység, várható élettartam, csomagméret, párhuzamos konfiguráció
• 4. generációs LK / LM-B specifikációs dokumentáció igénylése
• Email:dalybms@dalyelec.com

Aktív kiegyensúlyozás termékoldala:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/