Cando os sistemas de almacenamento de enerxía precisan un equilibrio activo (e cando o pasivo é suficiente)

O problema diario do ciclismo para o que o equilibrio pasivo non foi deseñado

Unha batería de bicicleta eléctrica de consumo funciona quizais unha vez ao día, a miúdo menos. Unha ferramenta eléctrica úsase en ráfagas curtas. A maioría das aplicacións xerais de litio danlle á batería tempo suficiente para repousar, e calquera pequeno desequilibrio entre as celas corríxese lentamente en segundo plano. O equilibrio pasivo (normalmente uns 100 mA derivados pola cela máis alta durante a carga máxima) funciona perfectamente para ese perfil de traballo.

O almacenamento de enerxía é diferente. Unha batería doméstica acoplada a enerxía solar cíclase profundamente todos os días, ano tras ano. Un sistema de almacenamento comercial pode realizar ciclos varias veces ao día. Ao longo de miles de ciclos, mesmo pequenas diferenzas entre as celas (tolerancia de fabricación, pequenas diferenzas de idade, gradientes de temperatura nun paquete de 16S) acumúlanse nunha deriva de tensión medible. O paquete deixa de ser unha cadea uniforme e comeza a comportarse como a súa cela máis débil. A capacidade de todo o paquete diminúe, o desequilibrio amplíase e, finalmente, o BMS ten que desconectarse antes de tempo para protexer a cela máis débil, deixando a capacidade utilizable varada.

Este é o modo de fallo que atrae aos compradores de almacenamento de enerxía cara ao balanceo activo. A cuestión non é se o activo é mellor en xeral, senón se o ciclo de traballo do teu proxecto é o suficientemente esixente como para que o balanceo pasivo non poida manterse.

Que fai realmente o balanceamento pasivo de 100 mA (e onde non é axeitado para ESS)

O balanceo pasivo funciona queimando o exceso de enerxía das celas que alcanzan primeiro a carga completa, como pequenas cantidades de calor a través dunha resistencia shunt. Unha corrente de balanceo pasivo típica de 100 mA é suficiente para xestionar a deriva que se acumula en aplicacións de menor potencia, pero ten dous límites estruturais que importan para o almacenamento:

• Só actúa no punto máximo de carga.Un sistema pasivo precisa que as celas alcancen o limiar de equilibrio (normalmente un SOC alto) antes de poder igualalas. Na operación de almacenamento de ciclo parcial que raramente alcanza unha carga completa, o equilibrio pasivo ten menos oportunidades de funcionar.
• A súa taxa é pequena en relación coa deriva que se pode acumular diariamente.Nalgúns ciclos de traballo da ESS, o desequilibrio pode acumularse máis rápido do que un sistema de equilibrio pasivo de 100 mA (aplicado só nunha xanela limitada na parte superior da carga) pode corrixilo, polo que a brecha pode ampliarse ao longo dos meses en lugar de pecharse.

Para aplicacións de ciclo superficial, o balanceamento pasivo axusta ben o ciclo de traballo e engade o menor custo. O problema para o ESS especificamente é a discrepancia entre a taxa de deriva e a taxa de corrección cando o ciclo de traballo é intenso.

Que achega o equilibrio activo (e onde reside o valor real)

O balanceo activo funciona transferindo enerxía de celas de maior voltaxe a celas de menor voltaxe (normalmente a través dun circuíto de transferencia indutivo ou capacitivo) en lugar de queimala en forma de calor. Dá lugar a dúas consecuencias prácticas:

• Maior corrente de equilibrio.Onde o pasivo é duns 100 mA, o balanceamento activo dedicado no BMS de almacenamento adoita estar no rango de 1 A, unha corrección dunha orde de magnitude máis rápida.
• Pode funcionar en máis do rango SOC,non só na parte superior da carga. Isto é importante nas operacións de almacenamento, onde o paquete raramente pode estar ao 100 % do estado de carga.

O resultado neto dun proxecto ESS é que a deriva da tensión das celas pode corrixirse a unha velocidade que se axuste máis á velocidade que acumula. O balanceo activo pode axudar a que o paquete se manteña máis preto dunha cadea uniforme durante a súa vida útil, o que reduce a probabilidade de que a capacidade utilizable quede varada pola cela máis débil. O cualificador que convén ter en conta: o rendemento do balanceo en servizo depende do resto do sistema: a coincidencia paquete-cela ao inicio, a dispersión térmica pola cadea e onde na xanela SOC se permite que opere o balanceo. Os datos de balanceo específicos para unha configuración de paquete determinada son algo que se debe confirmar co equipo de enxeñería en lugar de supoñer só a partir da folla de datos.

Cando o equilibrio pasivo é suficiente (non sobreespecifique)

O equilibrio activo non é unha actualización predeterminada. Para unha ampla gama de aplicacións, o pasivo é realmente a resposta correcta:

• Sistemas de copia de seguridade lixeiros que funcionan con pouca frecuencia
• Paquetes SAI de telecomunicacións que funcionan principalmente como reserva e raramente de ciclo profundo
• Almacenamento a pequena escala de consumidor onde a economía do proxecto non xustifica o custo adicional do BMS
• Células ben emparelladas con tolerancia inicial axustada, onde a deriva se acumula lentamente

Especificar o balanceo activo para estas aplicacións engade custo sen un beneficio proporcional. Un bo provedor indicarache cando o pasivo é a resposta correcta para o teu proxecto, e un sinal de alerta que paga a pena ter en conta é un provedor que recomenda o balanceo activo para cada proxecto sen unha xustificación técnica clara ligada ao teu ciclo de traballo.

Cando paga a pena especificar o balanceamento activo para o seu proxecto de almacenamento

As condicións do ciclo de traballo que inclinan a balanza cara ao almacenamento de enerxía activo son razoablemente específicas. Se o teu proxecto cumpre varias destas condicións, paga a pena especificar o balanceo activo:

• Ciclismo profundo diario.O almacenamento acoplado á enerxía solar que se descarga de forma significativa todos os días, ano tras ano, acumula deriva máis rápido do que pode corrixir o equilibrio periódico da carga máxima.
• Expectativas de vida útil plurianuais.Canto máis tempo se espere que o sistema funcione, máis axudará a protexerse contra a deriva acumulativa do balance activo.
• Configuracións de paquetes máis grandes.Unha cadea de 16 S ten máis lugares para que se desenvolva a deriva que unha cadea de 8 S, porque un maior número de celas en serie aumenta a probabilidade de variación entre celas en toda a cadea. Os paquetes de almacenamento a 48 V (15-16 S) e superiores benefícianse máis dunha corrección máis rápida.
• Arquitectura de paquetes paralelos.O balanceo activo funciona a nivel de célula a célula dentro de cada paquete; non iguala entre paquetes paralelos, pero axuda a cada paquete individual a manter a consistencia interna, o que permite un comportamento máis predicible cando varios paquetes operan xuntos nun banco.
• Funcionamento de ciclo parcial.Se o teu perfil de almacenamento raramente leva a batería á carga completa (redución de picos, optimización do autoconsumo), a dependencia do balanceo pasivo da xanela de carga máxima convértese nunha limitación real.

Referencia de selección rápida

En resumo, así é como o equilibrio activo fronte ao pasivo adoita corresponderse coas aplicacións habituais. Trátao como un punto de partida para a túa solicitude de cotización, non como un substituto da comparación co teu ciclo de traballo específico:

A táboa é unha referencia inicial; especifique en función do seu perfil de ciclo de traballo real en lugar de só coa etiqueta da aplicación.

Equilibrio activo DALY para aplicacións de almacenamento

Para proxectos nos que o balanceamento activo é a especificación correcta, a liña BMS de almacenamento de enerxía de 4.ª xeración de DALY o leva de forma nativa. A variante LK proporciona un balanceamento activo de 1 A para configuracións de almacenamento doméstico estándar; a variante LM-B proporciona un balanceamento activo de 2 A para sistemas de maior corrente e capacidade. Ambas admiten LFP de 8-16 S e a arquitectura de paquetes paralelos común no almacenamento doméstico e en pequenos comercios, escalando ata 16 paquetes en paralelo (arredor de 160 kWh por rede) para proxectos que medran co tempo.

Dúas cualificacións que paga a pena ter en conta en calquera conversa previa á solicitude de cotización: o rendemento do equilibrio na implementación depende do resto do sistema, como se comentou anteriormente, e os datos de configuración específicos (incluíndo a lóxica de activación do equilibrio, a xanela SOC e a guía de coincidencia de celas de paquete) son algo co que o equipo de enxeñaría traballará contigo en cada proxecto en lugar de algo que se poida supoñer a partir dunha folla de datos.

Preguntas frecuentes

Q1É sempre mellor un balanceamento activo de 1 A que un pasivo de 100 mA?

Non sempre: o que se considera mellor depende do que lle faga o ciclo de traballo á batería. Para aplicacións onde a deriva se acumula lentamente (copia de seguridade lixeira, ciclos superficiais), unha corrección pasiva de 100 mA soluciona o problema e engade o menor custo. Para aplicacións onde a deriva se acumula máis rápido do que poden corrixir 100 mA (ciclos profundos diarios en almacenamento), unha corrección activa de 1 A soluciona mellor o problema. Adapta o enfoque de equilibrio ao teu ciclo de traballo, non ao revés.

Q2O equilibrio activo prolonga a vida útil?

O ciclo de vida é unha propiedade das propias celas, non algo creado polo balanceo. O que fai o balanceo activo é axudar ao paquete a alcanzar a vida útil nominal das celas ao reducir o risco de que o desequilibrio empurre as celas individuais fóra da súa xanela de funcionamento seguro. As celas determinan o teito; o balanceo axúdache a achegarte realmente a ese teito en lugar de estar limitado pola cela máis débil. Os datos de vida útil específicos para a túa configuración son unha conversa a nivel de proxecto co equipo de enxeñaría.

Q3Se non estou seguro de se o meu proxecto necesita activa ou pasiva, que debo facer?

Proporciona o teu perfil do ciclo de traballo ao provedor: a profundidade do ciclo diario, os ciclos previstos por ano, a vida útil obxectivo, o tamaño do paquete e se o sistema alcanzará a carga completa con regularidade. Un provedor que especifique baseándose nesa información en lugar de optar por defecto pola opción de maior prezo é o que debes tomar en serio. Se non podes obter unha xustificación de especificación que se relacione co teu ciclo de traballo, eses son os datos que necesitas antes de que se envíe a solicitude de cotización.

Acerca de DALY

DALY deseña e fabrica sistemas de xestión de baterías de litio para fabricantes de equipos orixinais (OEM), fabricantes de paquetes e integradores, con produtos utilizados en máis de 130 países. Fundada en 2015, DALY opera segundo os sistemas ISO 9001/ISO 14001 con cumprimento das normas CE e RoHS; a liña de almacenamento de enerxía ten o estado de compoñente recoñecido por UL (non a certificación completa do sistema UL; a distinción é importante para os proxectos norteamericanos), e ofrécese documentación para respaldar a certificación a nivel de sistema a nivel de paquete ou sistema.

¿Especificar o balanceamento activo para o seu proxecto de almacenamento?

Se estás a estudar o alcance dun proxecto de almacenamento solar, baterías domésticas ou ESS para pequenos negocios e queres especificar o balanceamento correctamente, o equipo de enxeñería de DALY pode revisar o teu ciclo de traballo e axudarche a adaptar o enfoque BMS a el.

• Comparte o teu ciclo de traballo: profundidade do ciclo diario, vida útil prevista, tamaño do paquete, configuración en paralelo
• Solicitar documentación de especificacións para LK/LM-B de 4.ª xeración
• Correo electrónico:dalybms@dalyelec.com

Páxina de produto de equilibrio activo:https://www.dalybms.com/activo-balancing-products/