Una diferencia del 5 por ciento en el estado de carga de una celda de 314 Ah son 15.7 amperios-hora. Si esos amperios-hora se consumen en un resistor o se transfieren a una celda vecina es toda la diferencia entre el balanceo pasivo y activo, y el combustible para la comparación es 13.3 kilovatios-hora de calor contra aproximadamente 2.0.
Alcance: qué cambia y qué no
El balanceo no crea capacidad. Decide a dónde va la energía que cierra una diferencia, y qué tan rápido se cierra la diferencia. Esas dos preguntas son la comparación.
Ambas arquitecturas leen la misma cantidad, voltaje de celda, y actúan sobre la misma cadena. Este artículo se centra en la diferencia entre ellas. Por qué se forma una diferencia en primer lugar, y el umbral en el que el BMS activa una alarma, son preguntas separadas y no se vuelven a derivar aquí.
A dónde va la carga corregida
Un circuito pasivo coloca un resistor sobre la celda más alta y disipa carga hasta que esa celda coincide con su vecina. La energía sale de la cadena como calor. Un circuito activo mueve la misma carga a una celda más baja a través de un pequeño convertidor, por lo que la mayor parte permanece en la cadena.
Dimensiona. Una diferencia del 5 por ciento en el estado de carga de una celda de 314 Ah son 15.7 Ah, y a un voltaje nominal de celda de 3.2 V eso son 50.2 Wh por celda. En la cadena de 264 celdas del gabinete de 265 kWh, eso son 13.3 kWh, o el 5.0 por ciento de la energía nominal publicada del gabinete.
El camino pasivo convierte los 13.3 kWh en calor. Un camino activo con una eficiencia de transferencia del 85 por ciento convierte el 15 por ciento de ello en calor, que son 2.0 kWh. La diferencia es 6.7 veces, y es el primer número que un comprador debería retener.
Condiciones: celda de 314 Ah, 3.2 V nominal, 264 celdas en serie; se asume una eficiencia de transferencia del 85 por ciento para el camino activo; las corrientes de balanceo son condiciones declaradas, no cifras publicadas. Unidades: kWh y horas. Fuente: derivado del tipo de celda publicado y la longitud de la cadena; no hay corriente de balanceo publicada disponible para estasProductos.
La misma corrección, cronometrada
El tiempo es carga dividida por corriente. Los mismos 15.7 Ah toman 157 horas a través de un resistor pasivo de 100 mA y 15.7 horas a través de un convertidor activo de 1 A.
Normaliza eso contra una ventana de carga, porque esa es la única vez que un circuito pasivo normalmente obtiene. En una ventana diaria de cuatro horas fuera de pico, el camino pasivo necesita 39 ventanas y el camino activo 4. Ambas arquitecturas pueden corregir 15.7 Ah en principio, y bajo una ventana diaria el camino pasivo necesita 39 ventanas de carga para hacerlo. Si la fuente de la diferencia se regenera dentro de ese período, la corrección nunca converge y el calor se paga de nuevo.
Esa es la inversión que vale la pena mantener. El argumento de eficiencia favorece al circuito activo por 6.7 veces; el argumento de tiempo convierte un trabajo de 4 ventanas en un trabajo de 39 ventanas, y el segundo decide si el primero alguna vez termina.
Las dos corrientes son condiciones de este cálculo, no valores de especificación publicados. El rango entre las arquitecturas sobrevive a diferentes corrientes; las horas no.
La corrección, valorada en calor dentro del recinto
Los 13.3 kWh no salen del sitio. Se rechazan dentro del gabinete, cuyo rango operativo publicado llega a 55 grados C con desclasificación por encima de 45 grados C. La ventana publicada del contenedor es más estrecha, de 0 a +45 grados C.
Distribuido durante 157 horas, el camino pasivo promedia aproximadamente 85 W. Contra una clasificación AC publicada de 125 kW eso es un error de redondeo, por lo que una sola corrección no es un evento térmico. El caso que importa es el recurrente. Si la diferencia se regenera en cada ciclo, los mismos 13.3 kWh se pagan cada ciclo: a 330 ciclos al año, el camino pasivo rechaza 4.4 MWh al año contra 0.66 MWh para el camino activo, una diferencia de 3.7 MWh al año que cae dentro de un recinto con un umbral de desclasificación publicado por encima de 45 grados C. Esa condición, y no la corrección única, es lo que hace que el argumento del calor valga la pena cuantificar.
Cuándo cada arquitectura es la correcta
Dos criterios deciden la mayoría de los proyectos. Si la diferencia se regenera lentamente y la ventana de carga es larga, un circuito pasivo la cierra dentro de la operación normal y el calor extra se mantiene como un error de redondeo. Si la diferencia se regenera en cada ciclo, el camino pasivo paga 13.3 kWh de calor cada ciclo y el camino activo paga alrededor de 2.0, y el recinto absorbe la diferencia durante la vida del paquete.
Los límites de esta comparación
Las dos corrientes utilizadas arriba son condiciones declaradas. No hay corriente de balanceo publicada disponible para estasProductos, por lo que el rango entre las arquitecturas se mantiene mientras que las horas y kilovatios-hora se transfieren solo con los números del proveedor adjuntos.
Nada en esta comparación eleva el techo de energía utilizable. Ese techo está determinado por la celda más débil en la cadena, que es una cuestión de capacidad y clasificación más que de balanceo, y ninguna corriente de balanceo lo cambia.
Ninguna arquitectura mueve carga más rápido que el circuito que la impulsa. Una diferencia más grande no se corrige por un algoritmo más inteligente; se corrige por más corriente durante más tiempo, o por no necesitar hacerlo.
Y las cifras publicadas utilizadas aquí son el tipo de celda, la longitud de la cadena y las dos ventanas de temperatura. El comportamiento de balanceo en sí no está en las páginas publicadas.
Qué preguntar en el punto de especificación
Pregunta por la corriente de balanceo en amperios por celda, y las ventanas en las que se permite el balanceo: solo carga, descanso, o también descarga. Una respuesta del tipo que el BMS balancea las celdas, sin corriente y sin ventana, no ha descrito un circuito.
Pregunta dónde se rechaza el calor de balanceo y qué temperatura añade. Una respuesta que el enfriamiento lo manejará, sin una clasificación, ha movido la pregunta en lugar de responderla.
Pregunta por la diferencia en la que comienza el balanceo y la diferencia en la que se activa la alarma, como dos números separados. Un proveedor que solo cita el umbral de alarma te ha dado el síntoma, no el control.
Cuatro cosas se fijan una vez que se construye el paquete. La arquitectura de balanceo se fija cuando la placa del BMS y el arnés del paquete están fijos, y cambiarla significa reemplazar ambas. La corriente de balanceo se fija por los valores de resistor o convertidor en esa placa, y ninguna actualización de firmware la eleva. Las ventanas de balanceo permitidas se fijan cuando se aprueba la lógica del BMS. Y dónde se rechaza el calor de balanceo se fija cuando se firma el diseño térmico del recinto, que es por qué la pregunta de temperatura pertenece a la especificación en lugar de a la puesta en marcha.
Los datos de celda publicados utilizados arriba provienen de las páginas del fabricante para las unidades que distribuye Ruibit; las corrientes de balanceo no están entre los valores publicados, por eso aparecen aquí como condiciones declaradas.
La comparación se decide por tres números: la corriente de balanceo, la ventana en la que se permite funcionar, y a dónde va su calor. Ninguno de ellos está en la página publicada, y los tres están fijados en el punto de especificación.
Preguntas frecuentes
1. ¿Aumenta el balanceo activo la capacidad utilizable?
No. El balanceo no crea capacidad; decide a dónde va la energía que cierra un diferencial y qué tan rápido se cierra el diferencial. El techo utilizable se mantiene establecido por la celda más débil en la cadena, lo cual es una cuestión de clasificación y capacidad más que de balanceo.
2. ¿Cuánta energía desperdicia el balanceo pasivo?
Para una corrección del 5 por ciento en una celda de 314 Ah en una cadena de 264 celdas, son 13.3 kWh, que es el 5.0 por ciento de la energía nominal publicada del gabinete, y toda se pierde como calor. Un circuito activo con una eficiencia de transferencia del 85 por ciento convierte alrededor de 2.0 kWh en calor, así que la diferencia es 6.7 veces.
3. ¿Cuánto tiempo toma una corrección?
15.7 Ah toma 157 horas a través de un resistor pasivo de 100 mA y 15.7 horas a través de un convertidor activo de 1 A. En una ventana de carga diaria de cuatro horas, eso son 39 ventanas contra 4. Esas dos corrientes son condiciones declaradas, no cifras publicadas.
4. ¿Qué arquitectura debería especificar un proyecto de C&I?
Depende de si el diferencial se regenera. Si se cierra en cada carga y se mantiene dentro de la banda normal, el pasivo funciona. Si se regenera en cada ciclo por una diferencia térmica o de autodescarga, el camino pasivo paga 13.3 kWh de calor en cada ciclo y el activo es el que se debe especificar.
5. ¿Qué se debe solicitar en la etapa de especificación?
La corriente de balanceo por celda, las ventanas en las que se permite el balanceo, el diferencial en el que comienza el balanceo y dónde se rechaza el calor del balanceo. La arquitectura, la corriente, las ventanas y el camino del calor están todos fijos una vez que se firman la placa BMS y el diseño del recinto.
