Quan els sistemes d'emmagatzematge d'energia necessiten un equilibri actiu (i quan el passiu és suficient)

El problema diari del ciclisme. L'equilibri passiu no va ser dissenyat per a això.

Una bateria de bicicleta elèctrica de consum funciona potser un cop al dia, sovint menys. Una eina elèctrica s'utilitza en ràfegues curtes. La majoria d'aplicacions generals de liti donen a la bateria molt de temps per reposar, i qualsevol petit desequilibri entre les cel·les es corregeix lentament en segon pla. L'equilibri passiu, normalment al voltant de 100 mA desviats a través de la cel·la més alta durant la part superior de la càrrega, funciona perfectament per a aquest perfil de treball.

L'emmagatzematge d'energia és diferent. Una bateria domèstica acoblada a l'energia solar té cicles profunds cada dia, any rere any. Un sistema d'emmagatzematge comercial pot tenir cicles diverses vegades al dia. Durant milers de cicles, fins i tot petites diferències entre cel·les (tolerància de fabricació, lleugeres diferències d'edat, gradients de temperatura en un paquet de 16S) s'acumulen en una deriva de voltatge mesurable. El paquet deixa de ser una cadena uniforme i comença a comportar-se com la seva cel·la més feble. La capacitat de tot el paquet disminueix, el desequilibri s'amplia i, finalment, el BMS ha de desconnectar-se abans d'hora per protegir la cel·la més feble, deixant la capacitat utilitzable atrapada.

Aquest és el mode de fallada que atrau els compradors d'emmagatzematge d'energia cap al balanceig actiu. La qüestió no és si l'actiu és millor en general, sinó si el cicle de treball del vostre projecte és prou exigent com per no poder mantenir el balanceig passiu.

Què fa realment l'equilibri passiu de 100 mA (i on no és adequat per a l'ESS)

L'equilibri passiu funciona cremant l'excés d'energia de les cel·les que arriben primer a la càrrega completa, com a petites quantitats de calor a través d'una resistència shunt. Un corrent d'equilibri passiu típic de 100 mA és suficient per gestionar la deriva que s'acumula en aplicacions més lleugeres, però té dos límits estructurals que són importants per a l'emmagatzematge:

• Només actua al punt màxim de càrrega.Un sistema passiu necessita que les cel·les arribin al llindar d'equilibri (normalment un SOC alt) abans de poder igualar-les. En operacions d'emmagatzematge de cicle parcial que rarament aconsegueixen una càrrega completa, l'equilibri passiu té menys oportunitats de funcionar.
• La seva taxa és petita en relació amb la deriva que es pot acumular diàriament.En alguns cicles de treball de l'ESS, el desequilibri es pot acumular més ràpid del que pot corregir un sistema de balanceig passiu de 100 mA (aplicat només en una finestra limitada a la part superior de la càrrega), de manera que la bretxa pot ampliar-se al llarg dels mesos en lloc de tancar-se.

Per a aplicacions de cicle superficial, l'equilibri passiu s'adapta bé al cicle de treball i afegeix el menor cost. El problema específicament per a l'ESS és la discrepància entre la taxa de deriva i la taxa de correcció quan el cicle de treball és elevat.

Què aporta l'equilibri actiu (i on rau el valor real)

L'equilibri actiu funciona transferint energia de cel·les d'alt voltatge a cel·les de baix voltatge, normalment a través d'un circuit de transferència inductiu o capacitiu, en lloc de cremar-la com a calor. Se'n deriven dues conseqüències pràctiques:

• Corrent d'equilibri més alt.Mentre que el passiu és d'uns 100 mA, el balanceig actiu dedicat en un BMS d'emmagatzematge sol estar en el rang d'1 A, una correcció d'un ordre de magnitud més ràpida.
• Pot funcionar en més rang del SOC,no només al punt més alt de càrrega. Això és important en l'operació d'emmagatzematge, on el paquet rarament es troba al 100% de càrrega.

El resultat net d'un projecte ESS és que la deriva de la tensió de les cel·les es pot corregir a una velocitat que s'aproximi més a la velocitat que acumula. L'equilibri actiu pot ajudar el paquet a mantenir-se més a prop d'una cadena uniforme durant la seva vida útil, reduint la probabilitat que la capacitat utilitzable quedi encallada per la cel·la més feble. El qualificador que val la pena tenir en compte: el rendiment de l'equilibri en servei depèn de la resta del sistema: la coincidència paquet-cel·la a l'inici, la dispersió tèrmica a través de la cadena i on a la finestra SOC es permet que l'equilibri funcioni. Les dades d'equilibri específiques per a una configuració de paquet determinada són quelcom que cal confirmar amb l'equip d'enginyeria en lloc de suposar-ho només a partir de la fitxa tècnica.

Quan l'equilibri passiu és suficient (no sobreespecifiqueu)

L'equilibri actiu no és una actualització per defecte. Per a una àmplia gamma d'aplicacions, el passiu és realment la resposta correcta:

• Sistemes de còpia de seguretat lleugers que ciclen amb poca freqüència
• Paquets SAI de telecomunicacions que funcionen principalment com a reserva i rarament de cicle profund
• Emmagatzematge a petita escala de consumidor on l'economia del projecte no justifica el cost afegit del BMS
• Cèl·lules ben emparellades amb una tolerància inicial ajustada, on la deriva s'acumula lentament

Especificar el balanceig actiu per a aquestes aplicacions afegeix un cost sense un benefici proporcional. Un bon proveïdor us dirà quan el passiu és la resposta correcta per al vostre projecte, i un senyal d'alerta que val la pena tenir en compte és un proveïdor que recomana el balanceig actiu per a cada projecte sense una justificació tècnica clara lligada al vostre cicle de treball.

Quan val la pena especificar l'equilibri actiu per al vostre projecte d'emmagatzematge

Les condicions del cicle de treball que decanten la balança cap a l'emmagatzematge d'energia actiu són raonablement específiques. Si el vostre projecte compleix diverses d'aquestes condicions, val la pena especificar el balanceig actiu:

• Ciclisme profund diari.L'emmagatzematge acoblat a l'energia solar que es descarrega de manera significativa cada dia, any rere any, acumula deriva més ràpid del que pot corregir l'equilibri periòdic de la càrrega màxima.
• Expectatives de vida útil plurianual.Com més temps es preveu que el sistema funcioni, més us ajudarà a protegir-vos contra la deriva acumulada de l'equilibri actiu.
• Configuracions de paquets més grans.Una cadena de 16S té més llocs on es desenvolupa la deriva que una cadena de 8S, perquè un nombre més gran de cel·les en sèrie augmenta la probabilitat de variació entre cel·les a través de la cadena. Els paquets d'emmagatzematge a 48V (15-16S) i superiors es beneficien més d'una correcció més ràpida.
• Arquitectura de paquets paral·lels.L'equilibri actiu funciona a nivell de cèl·lula a cèl·lula dins de cada paquet; no iguala entre paquets paral·lels, però ajuda a cada paquet individual a mantenir la consistència interna, cosa que permet un comportament més predictible quan diversos paquets operen junts en un banc.
• Funcionament de cicle parcial.Si el vostre perfil d'emmagatzematge rarament carrega completament la bateria (reducció dels pics de càrrega, optimització de l'autoconsum), la dependència del balanceig passiu de la finestra de màxima càrrega esdevé una limitació real.

Referència de selecció ràpida

En resum, així és com l'equilibri actiu i passiu normalment es corresponen amb les aplicacions comunes. Tracteu-ho com un punt de partida per a la vostra sol·licitud de cotització, no com un substitut de la coincidència amb el vostre cicle de treball específic:

La taula és una referència inicial; especifiqueu-la en funció del vostre perfil de cicle de treball real en lloc de només l'etiqueta de l'aplicació.

Equilibri actiu DALY per a aplicacions d'emmagatzematge

Per a projectes on el balanceig actiu és l'especificació correcta, la línia BMS d'emmagatzematge d'energia de 4a generació de DALY ho porta de forma nativa. La variant LK proporciona un balanceig actiu d'1A per a configuracions d'emmagatzematge domèstic estàndard; la variant LM-B proporciona un balanceig actiu de 2A per a sistemes de major corrent i capacitat. Ambdues admeten LFP de 8-16S i l'arquitectura de paquets paral·lels comuna en l'emmagatzematge domèstic i de petits comerços, escalant fins a 16 paquets en paral·lel (al voltant de 160 kWh per xarxa) per a projectes que creixen amb el temps.

Dues matisacions que val la pena tenir en compte en qualsevol conversa prèvia a la sol·licitud de cotització: l'equilibri del rendiment en el desplegament depèn de la resta del sistema, tal com s'ha comentat anteriorment, i les dades de configuració específiques, com ara la lògica de desencadenament de l'equilibri, la finestra SOC i la guia de coincidència de cel·les de paquet, són quelcom que l'equip d'enginyeria treballarà amb vosaltres en cada projecte en lloc de ser quelcom que es pugui suposar a partir d'una fitxa tècnica.

Preguntes freqüents

Q1Un equilibri actiu d'1A és sempre millor que un passiu de 100mA?

No sempre: el que es considera millor depèn del que el cicle de treball estigui fent a la bateria. Per a aplicacions on la deriva s'acumula lentament (còpia de seguretat lleugera, cicles superficials), una correcció passiva de 100 mA s'adapta al problema i afegeix el menor cost. Per a aplicacions on la deriva s'acumula més ràpid del que poden corregir 100 mA (cicles profunds diaris en emmagatzematge), una correcció activa d'1 A s'adapta millor al problema. Feu que l'enfocament d'equilibri s'adapti al vostre cicle de treball, no a l'inrevés.

Q2L'equilibri actiu allarga la vida útil del cicle?

El cicle de vida és una propietat de les cel·les en si mateixes, no quelcom creat per l'equilibri. El que fa l'equilibri actiu és ajudar el paquet a assolir la vida útil nominal de les cel·les reduint el risc que el desequilibri empenyi les cel·les individuals fora de la seva finestra de funcionament segura. Les cel·les determinen el sostre; l'equilibri us ajuda a apropar-vos realment a aquest sostre en lloc de quedar limitats per la cel·la més feble. Les dades específiques de vida útil per a la vostra configuració són una conversa a nivell de projecte amb l'equip d'enginyeria.

Q3Si no estic segur de si el meu projecte necessita una acció activa o passiva, què he de fer?

Proporcioneu el vostre perfil del cicle de treball al proveïdor: la profunditat del cicle diari, els cicles previstos per any, la vida útil objectiu, la mida del paquet i si el sistema arribarà a la càrrega completa regularment. Un proveïdor que especifiqui en funció d'aquesta informació en lloc d'optar per defecte per l'opció de preu més elevat és el que s'ha de prendre seriosament. Si no podeu obtenir una justificació d'especificació que es relacioni amb el vostre cicle de treball, aquestes són les dades que necessiteu abans que s'enviï la sol·licitud de cotització.

Sobre DALY

DALY dissenya i fabrica sistemes de gestió de bateries de liti per a fabricants d'equips originals (OEM), fabricants de paquets i integradors, amb productes utilitzats en més de 130 països. Fundada el 2015, DALY opera sota els sistemes ISO 9001 / ISO 14001 amb compliment de les normes CE i RoHS; la línia d'emmagatzematge d'energia té l'estatus de component reconegut per UL (no la certificació completa del sistema UL; la distinció és important per als projectes nord-americans), amb documentació proporcionada per donar suport a la certificació a nivell de sistema a nivell de paquet o sistema.

Voleu especificar l'equilibri actiu per al vostre projecte d'emmagatzematge?

Si esteu estudiant l'abast d'un projecte d'emmagatzematge solar, bateria domèstica o ESS per a petites empreses i voleu especificar el balanceig correctament, l'equip d'enginyeria de DALY pot revisar el vostre cicle de treball i ajudar-vos a adaptar-hi l'enfocament BMS.

• Comparteix el teu cicle de treball: profunditat del cicle diari, vida útil prevista, mida del paquet, configuració paral·lela
• Sol·licita la documentació d'especificacions de la 4a generació LK / LM-B
• Correu electrònic:dalybms@dalyelec.com

Pàgina del producte d'equilibri actiu:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/