Ein Unterschied von 5 Prozent im Ladezustand bei einer 314 Ah-Zelle sind 15,7 Ampere-Stunden. Ob diese Ampere-Stunden in einem Widerstand verbrannt oder in eine benachbarte Zelle verschoben werden, ist der gesamte Unterschied zwischen passivem und aktivem Balancing, und der Treibstoff für den Vergleich sind 13,3 Kilowattstunden Wärme gegenüber etwa 2,0.
Umfang: was sich ändert und was nicht
Balancing schafft keine Kapazität. Es entscheidet, wohin die Energie, die einen Unterschied schließt, geht und wie schnell der Unterschied geschlossen wird. Diese beiden Fragen sind der Vergleich.
Beide Architekturen messen die gleiche Größe, Zellenspannung, und wirken auf denselben Strang. Dieser Artikel bleibt beim Unterschied zwischen ihnen. Warum sich ein Unterschied überhaupt bildet und die Schwelle, bei der das BMS einen Alarm auslöst, sind separate Fragen und werden hier nicht erneut abgeleitet.
Wohin die korrigierte Ladung geht
Ein passiver Schaltkreis platziert einen Widerstand über der höchsten Zelle und dissipiert Ladung, bis diese Zelle mit ihrer Nachbarzelle übereinstimmt. Die Energie verlässt den Strang als Wärme. Ein aktiver Schaltkreis bewegt die gleiche Ladung in eine niedrigere Zelle durch einen kleinen Wandler, sodass der Großteil im Strang bleibt.
Größe es. Ein Unterschied von 5 Prozent im Ladezustand bei einer 314 Ah-Zelle sind 15,7 Ah, und bei der nominalen Zellenspannung von 3,2 V sind das 50,2 Wh pro Zelle. Bei dem 264-Zellen-Strang des 265 kWh-Schrankes sind das 13,3 kWh oder 5,0 Prozent der veröffentlichten Nennenergie des Schranks.
Der passive Weg verwandelt alle 13,3 kWh in Wärme. Ein aktiver Weg mit einer angegebenen Übertragungseffizienz von 85 Prozent verwandelt 15 Prozent davon in Wärme, was 2,0 kWh entspricht. Der Unterschied beträgt das 6,7-fache, und das ist die erste Zahl, die ein Käufer im Kopf haben sollte.
Bedingungen: 314 Ah-Zelle, 3,2 V nominal, 264 Zellen in Serie; 85 Prozent Übertragungseffizienz für den aktiven Weg angenommen; die Balancierströme sind angegebene Bedingungen, keine veröffentlichten Werte. Einheiten: kWh und Stunden. Quelle: abgeleitet aus dem veröffentlichten Zelltyp und der Stranglänge; es sind keine veröffentlichten Balancierströme für diese verfügbar.Produkte.
Die gleiche Korrektur, zeitlich abgestimmt
Zeit ist Ladung geteilt durch Strom. Die gleichen 15,7 Ah benötigen 157 Stunden durch einen 100 mA passiven Widerstand und 15,7 Stunden durch einen 1 A aktiven Wandler.
Normalisiere das gegen ein Ladefenster, denn das ist die einzige Zeit, die ein passiver Schaltkreis normalerweise erhält. In einem täglichen vierstündigen Niedertariffenster benötigt der passive Weg 39 Fenster und der aktive Weg 4. Beide Architekturen können prinzipiell 15,7 Ah korrigieren, und unter einem täglichen Fenster benötigt der passive Weg 39 Ladefenster, um dies zu tun. Wenn die Quelle des Unterschieds in diesem Zeitraum regeneriert, konvergiert die Korrektur nie und die Wärme wird erneut bezahlt.
Das ist die Umkehrung, die es wert ist, festgehalten zu werden. Das Effizienzargument begünstigt den aktiven Schaltkreis um das 6,7-fache; das Zeitargument verwandelt einen 4-Fenster-Job in einen 39-Fenster-Job, und das zweite entscheidet, ob der erste jemals abgeschlossen wird.
Die beiden Ströme sind Bedingungen dieser Berechnung, keine veröffentlichten Spezifikationswerte. Die Rangfolge zwischen den Architekturen übersteht unterschiedliche Ströme; die Stunden nicht.
Die Korrektur, in Wärme im Gehäuse eingepreist
Die 13,3 kWh verlässt den Standort nicht. Sie wird im Inneren des Schranks abgelehnt, dessen veröffentlichte Betriebstemperatur bis 55 Grad C reicht, mit Abwertung über 45 Grad C. Das veröffentlichte Fenster des Containers ist enger, von 0 bis +45 Grad C.
Über 157 Stunden beträgt der durchschnittliche passive Weg etwa 85 W. Gegen eine veröffentlichte AC-Bewertung von 125 kW ist das ein Rundungsfehler, sodass eine einzelne Korrektur kein thermisches Ereignis ist. Der Fall, der zählt, ist der wiederkehrende. Wenn der Unterschied in jedem Zyklus regeneriert wird, werden die gleichen 13,3 kWh in jedem Zyklus bezahlt: Bei 330 Zyklen pro Jahr lehnt der passive Weg 4,4 MWh pro Jahr ab, während der aktive Weg 0,66 MWh ablehnt, ein Unterschied von 3,7 MWh pro Jahr, der in einem Gehäuse mit einer veröffentlichten Abwertungsschwelle über 45 Grad C landet. Diese Bedingung und nicht die einmalige Korrektur macht das Wärmeargument quantifizierbar.
Wann jede Architektur die richtige ist
Zwei Kriterien entscheiden über die meisten Projekte. Wenn der Unterschied langsam regeneriert wird und das Ladefenster lang ist, schließt ein passiver Schaltkreis es während des normalen Betriebs und die zusätzliche Wärme bleibt ein Rundungsfehler. Wenn der Unterschied in jedem Zyklus regeneriert wird, bezahlt der passive Weg in jedem Zyklus 13,3 kWh Wärme und der aktive Weg etwa 2,0, und das Gehäuse absorbiert den Unterschied während der Lebensdauer des Packs.
Die Grenzen dieses Vergleichs
Die beiden oben verwendeten Ströme sind angegebene Bedingungen. Es sind keine veröffentlichten Balancierströme für diese verfügbar.Produkte, sodass die Rangfolge zwischen den Architekturen erhalten bleibt, während die Stunden und Kilowattstunden nur mit den Zahlen des Anbieters übertragen werden.
Nichts in diesem Vergleich hebt die nutzbare Energiedecke an. Diese Decke wird durch die schwächste Zelle im Strang festgelegt, was eine Kapazitäts- und Sortierfrage und keine Balancierfrage ist, und kein Balancierstrom ändert dies.
Keine der Architekturen bewegt Ladung schneller als der Schaltkreis, der sie antreibt. Ein größerer Unterschied wird nicht durch einen clevereren Algorithmus korrigiert; er wird durch mehr Strom länger korrigiert oder indem man es nicht braucht.
Und die hier verwendeten veröffentlichten Zahlen sind der Zelltyp, die Stranglänge und die beiden Temperaturfenster. Das Balancierverhalten selbst ist nicht auf den veröffentlichten Seiten.
Was an der Stelle der Spezifikation zu fragen ist
Frage nach dem Balancierstrom in Ampere pro Zelle und den Fenstern, in denen Balancing erlaubt ist: nur Laden, Ruhe oder auch Entladen. Eine Antwort in der Form, dass das BMS die Zellen balanciert, ohne Strom und ohne Fenster, hat keinen Schaltkreis beschrieben.
Frage, wo die Balancierwärme abgelehnt wird und welche Temperatur sie hinzufügt. Eine Antwort, dass die Kühlung damit umgehen wird, ohne eine Bewertung, hat die Frage eher verschoben als beantwortet.
Frage nach dem Unterschied, bei dem das Balancing beginnt, und dem Unterschied, bei dem der Alarm auslöst, als zwei separate Zahlen. Ein Anbieter, der nur die Alarmgrenze angibt, hat dir das Symptom gegeben, nicht die Kontrolle.
Vier Dinge werden festgelegt, sobald das Pack gebaut ist. Die Balancierarchitektur ist festgelegt, wenn die BMS-Platine und der Pack-Harness festgelegt sind, und eine Änderung bedeutet, beide zu ersetzen. Der Balancierstrom wird durch die Widerstands- oder Wandlerwerte auf dieser Platine festgelegt, und kein Firmware-Update erhöht ihn. Die erlaubten Balancierfenster sind festgelegt, wenn die BMS-Logik genehmigt wird. Und wo die Balancierwärme abgelehnt wird, ist festgelegt, wenn das thermische Design des Gehäuses genehmigt wird, weshalb die Temperaturfrage in die Spezifikation und nicht in die Inbetriebnahme gehört.
Die veröffentlichten Zellendaten, die oben verwendet wurden, stammen von den Herstellerseiten für die Einheiten, die Ruibit vertreibt; Balancierströme sind nicht unter den veröffentlichten Werten, weshalb sie hier als angegebene Bedingungen erscheinen.
Der Vergleich wird durch drei Zahlen entschieden: den Balancierstrom, das Fenster, in dem er betrieben werden darf, und wohin seine Wärme geht. Keine von ihnen ist auf der veröffentlichten Seite, und alle drei sind zum Zeitpunkt der Spezifikation festgelegt.
Häufig gestellte Fragen
1. Erhöht aktives Balancing die nutzbare Kapazität?
Nein. Das Balancieren schafft keine Kapazität; es entscheidet, wohin die Energie, die einen Spread schließt, geht und wie schnell der Spread schließt. Die nutzbare Obergrenze bleibt durch die schwächste Zelle in der Reihe festgelegt, was eine Sortierungs- und Kapazitätsfrage und keine Balancierungsfrage ist.
2. Wie viel Energie verschwendet passives Balancieren?
Bei einer Korrektur von 5 Prozent an einer 314 Ah-Zelle in einer 264-Zellen-Reihe sind das 13,3 kWh, was 5,0 Prozent der veröffentlichten Nennenergie des Cabinets entspricht, und alles verlässt das System als Wärme. Ein aktiver Schaltkreis mit 85 Prozent Übertragungseffizienz wandelt etwa 2,0 kWh in Wärme um, sodass der Unterschied 6,7-fach ist.
3. Wie lange dauert eine Korrektur?
15,7 Ah benötigt 157 Stunden über einen 100 mA passiven Widerstand und 15,7 Stunden über einen 1 A aktiven Wandler. Bei einem täglichen vierstündigen Ladefenster sind das 39 Fenster gegen 4. Diese beiden Ströme sind angegebene Bedingungen, keine veröffentlichten Zahlen.
4. Welche Architektur sollte ein C&I-Projekt spezifizieren?
Es hängt davon ab, ob sich der Spread regeneriert. Wenn er jede Ladung schließt und im normalen Bereich bleibt, funktioniert das Passive. Wenn er sich bei jedem Zyklus aufgrund eines thermischen oder Selbstentladungsunterschieds regeneriert, kostet der passive Weg bei jedem Zyklus 13,3 kWh Wärme, und aktiv ist der Weg, der spezifiziert werden sollte.
5. Was sollte in der Spezifikationsphase angefordert werden?
Der Balancierungsstrom pro Zelle, die Fenster, in denen Balancieren erlaubt ist, der Spread, bei dem das Balancieren beginnt, und wo die Balancierungswärme abgeführt wird. Architektur, Strom, Fenster und Wärmeweg sind festgelegt, sobald das BMS-Board und das Gehäusedesign genehmigt sind.
