Når energilagringssystemer har brug for aktiv balancering (og hvornår passiv er nok)

Problemet med den daglige cykling: Passiv balancering var ikke designet til

En forbruger-elcykelpakke cykler måske én gang om dagen, ofte mindre. Et elværktøj bruges i korte perioder. De fleste generelle litium-applikationer giver pakken masser af tid til at hvile, og enhver lille ubalance mellem celler korrigeres langsomt i baggrunden. Passiv balancering - typisk omkring 100mA shuneret over den højeste celle under toppen af ​​opladningen - fungerer helt fint til den driftsprofil.

Energilagring er anderledes. Et solkoblet hjemmebatteri cykler dybt hver eneste dag, år efter år. Et kommercielt lagringssystem kan cykle flere gange om dagen. Over tusindvis af cyklusser akkumuleres selv små forskelle mellem celler - produktionstolerance, små aldersforskelle, temperaturgradienter på tværs af en 16S-pakke - til målbar spændingsdrift. Pakken holder op med at være en ensartet streng og begynder at opføre sig som sin svageste celle. Hele pakkekapaciteten falder, ubalancen udvides, og til sidst er BMS'en nødt til at afbryde tidligt for at beskytte den svageste celle - hvilket efterlader den brugbare kapacitet strandet.

Det er denne fejltilstand, der trækker købere af energilagring mod aktiv balancering. Spørgsmålet er ikke, om aktiv generelt er bedre – det er, om dit projekts arbejdscyklus er krævende nok til, at passiv balancering ikke kan følge med.

Hvad 100mA passiv balancering rent faktisk gør (og hvor den ikke lever op til ESS)

Passiv balancering fungerer ved at afbrænde overskydende energi fra celler, der først når fuld opladning, som små mængder varme over en shuntmodstand. En typisk passiv balanceringsstrøm på 100 mA er nok til at håndtere den drift, der akkumuleres i lettere applikationer - men den har to strukturelle begrænsninger, der er vigtige for lagring:

• Den virker kun ved toppen af ​​opladningen.Et passivt system har brug for, at cellerne når balanceringstærsklen (normalt høj SOC), før det kan udligne dem. I delvis cykluslagring, der sjældent ser en fuld opladning, får passiv balancering mindre mulighed for at fungere.
• Dens hastighed er lille i forhold til den drift, der kan akkumuleres dagligt.I nogle ESS-driftscyklusser kan ubalance ophobes hurtigere end et 100 mA passivt balanceringssystem - der kun anvendes i et begrænset vindue øverst på opladningen - er i stand til at korrigere, så forskellen kan blive større over måneder i stedet for at lukke sig.

Til applikationer med lav cyklus tilpasser passiv balancering arbejdscyklussen godt og tilfører den laveste omkostning. Problemet for ESS specifikt er uoverensstemmelsen mellem drifthastighed og korrektionshastighed, når arbejdscyklussen er høj.

Hvad aktiv balancering tilføjer (og hvor den reelle værdi ligger)

Aktiv balancering fungerer ved at overføre energi fra celler med højere spænding til celler med lavere spænding – typisk gennem et induktivt eller kapacitivt overførselskredsløb – i stedet for at afbrænde den som varme. To praktiske konsekvenser følger:

• Højere balanceringsstrøm.Hvor passiv er omkring 100 mA, er dedikeret aktiv balancering i lager-BMS typisk i 1A-området - en størrelsesorden hurtigere korrektion.
• Det kan fungere på tværs af flere af SOC-området,ikke kun ved toppen af ​​opladningen. Dette er vigtigt under opbevaring, hvor pakken sjældent kan være på 100 % SOC.

Nettoresultatet for et ESS-projekt er, at cellespændingsdrift kan korrigeres med en hastighed, der bedre matcher den hastighed, den akkumulerer. Aktiv balancering kan hjælpe pakken med at forblive tættere på en ensartet streng i løbet af dens levetid, hvilket reducerer sandsynligheden for, at den brugbare kapacitet strandes af den svageste celle. Kvalifikationen, der er værd at huske på: balanceringsydelsen i drift afhænger af resten af ​​systemet - pakke-celle-matchning i starten, termisk spredning på tværs af strengen, og hvor i SOC-vinduet balanceringen har tilladelse til at fungere. Specifikke balanceringsdata for en given pakkekonfiguration er noget, der skal bekræftes med ingeniørteamet i stedet for at antages udelukkende ud fra databladet.

Når passiv balancering er nok (overspecér ikke)

Aktiv balancering er ikke en standardopgradering. Til en bred vifte af anvendelser er passiv balancering det helt rigtige svar:

• Lette backup-systemer, der sjældent cykler
• Telekommunikations-UPS-pakker, der primært fungerer som standby og sjældent deepcycles
• Lille forbrugerlagring, hvor projektets økonomi ikke retfærdiggør de ekstra BMS-omkostninger
• Veltilpassede celler med snæver initial tolerance, hvor drift akkumuleres langsomt

Specifikation af aktiv balancering til disse applikationer øger omkostningerne uden proportionel fordel. En god leverandør vil fortælle dig, hvornår passiv balancering er det rigtige svar til dit projekt – og et rødt flag, der er værd at bemærke, er en leverandør, der anbefaler aktiv balancering til hvert projekt uden en klar teknisk begrundelse knyttet til din driftscyklus.

Når aktiv balancering er værd at specificere til dit lagringsprojekt

De driftscyklusbetingelser, der tipper balancen mod aktiv energilagring, er rimeligt specifikke. Hvis dit projekt opfylder flere af disse, er aktiv balancering værd at specificere:

• Daglig dyb cykling.Solkoblet lagring, der aflader betydeligt hver dag, år efter år, akkumulerer drift hurtigere end periodisk top-of-charge-balancering kan korrigere.
• Forventet levetid på flere år.Jo længere systemet forventes at køre, desto mere kumulativ drift hjælper aktiv afbalancering dig med at beskytte mod.
• Større pakkekonfigurationer.En 16S-streng har flere steder, hvor drift kan udvikle sig end en 8S-streng, fordi et større antal celler i serie øger sandsynligheden for variation fra celle til celle på tværs af strengen. Lagerpakker ved 48V (15-16S) og derover drager større fordel af hurtigere korrektion.
• Parallel pakkearkitektur.Aktiv balancering fungerer på celle-til-celle-niveau i hver pakke – den udligner ikke mellem parallelle pakker, men den hjælper hver enkelt pakke med at opretholde intern konsistens, hvilket understøtter mere forudsigelig adfærd, når flere pakker opererer sammen i en bank.
• Delvis cyklusdrift.Hvis din lagringsprofil sjældent tager enheden til fuld opladning (peak-shaving, optimering af selvforbrug), bliver passiv balancerings afhængighed af top-of-charge-vinduet en reel begrænsning.

Hurtig valgreference

Kort sagt, her er hvordan aktiv versus passiv balancering typisk matcher almindelige applikationer. Betragt dette som et udgangspunkt for din RFQ, ikke en erstatning for matchning mod din specifikke duty cycle:

Tabellen er en startreference; angiv i forhold til din faktiske duty cycle-profil i stedet for kun applikationens betegnelse.

DALY Aktiv balancering til lagringsapplikationer

Til projekter, hvor aktiv balancering er den rette specifikation, har DALYs 4. generations energilagrings-BMS-serie den integreret. LK-varianten leverer 1A aktiv balancering til standard hjemmelagringskonfigurationer; LM-B-varianten leverer 2A aktiv balancering til systemer med højere strømstyrke og større kapacitet. Begge understøtter 8-16S LFP og den parallelle pakkearkitektur, der er almindelig i hjemmelagring og små erhvervslagringer, og kan skaleres op til 16 pakker parallelt (ca. 160 kWh pr. netværk) til projekter, der vokser over tid.

To kvalifikationer, der er værd at bemærke i enhver samtale før en RFQ: balancering af ydeevne under implementering afhænger af resten af ​​systemet som beskrevet ovenfor, og specifikke konfigurationsdata - herunder balancering af triggerlogik, SOC-vindue og vejledning til matchning af pakkeceller - er noget, som ingeniørteamet vil arbejde igennem med dig på projektbasis snarere end noget, man kan antage ud fra et datablad.

Ofte stillede spørgsmål

Q1Er 1A aktiv balancering altid bedre end 100mA passiv?

Ikke altid – hvad der tæller som bedre afhænger af, hvad din duty cycle gør ved pakken. Til applikationer, hvor driften akkumuleres langsomt (let backup, lav cykling), matcher 100 mA passiv korrektion problemet og tilføjer den mindste omkostning. Til applikationer, hvor driften akkumuleres hurtigere end 100 mA kan korrigere (daglig dyb cykling under opbevaring), matcher 1 A aktiv korrektion problemet bedre. Match balanceringsmetoden med din duty cycle, ikke omvendt.

Q2Forlænger aktiv balancering cykluslevetiden?

Levetid i cyklus er en egenskab ved cellerne selv, ikke noget, som balancering skaber. Aktiv balancering hjælper pakken med at nå cellernes nominelle levetid ved at reducere risikoen for ubalance, der skubber individuelle celler ud af deres sikre driftsvindue. Cellerne bestemmer grænsen; balancering hjælper dig med rent faktisk at nærme dig denne grænse i stedet for at være begrænset af den svageste celle. Specifikke levetidsdata for din konfiguration er en samtale på projektniveau med ingeniørteamet.

Q3Hvis jeg er usikker på, om mit projekt skal have aktiv eller passiv binding, hvad skal jeg så gøre?

Giv leverandøren din duty cycle-profil – daglig cyklusdybde, forventede cyklusser pr. år, målsat levetid, pakkestørrelse og om systemet regelmæssigt vil nå fuld opladning. En leverandør, der specificerer baseret på disse oplysninger i stedet for som standard at vælge den dyrere løsning, er den, man skal tage alvorligt. Hvis du ikke kan få en specifikationsbegrundelse, der knytter sig tilbage til din duty cycle, er det de data, du har brug for, før tilbuddet sendes ud.

Om DALY

DALY designer og producerer lithium-batteristyringssystemer til OEM'er, pakkeproducenter og integratorer, med produkter, der anvendes i over 130 lande. DALY blev grundlagt i 2015 og opererer under ISO 9001 / ISO 14001-systemer med CE- og RoHS-overholdelse; energilagringslinjen har UL Recognized Component-status (ikke fuld UL-systemcertificering - denne differentiering er vigtig for nordamerikanske projekter), med dokumentation leveret til understøttelse af systemniveaucertificering på pakke- eller systemniveau.

Specificerer du aktiv balancering til dit lagringsprojekt?

Hvis du overvejer et solcelleanlæg, et hjemmebatteri eller et lille kommercielt ESS-projekt og ønsker at specificere den korrekte balancering, kan DALYs ingeniørteam gennemgå din driftscyklus og hjælpe dig med at matche BMS-tilgangen til den.

• Del din driftscyklus: daglig cyklusdybde, forventet levetid, pakkestørrelse, parallel konfiguration
• Anmod om dokumentation for 4. generations LK/LM-B-specifikationer
• E-mail:dalybms@dalyelec.com

Produktside for aktiv balancering:https://www.dalybms.com/active-balancering-products/