Une différence de 5 pour cent de l'état de charge sur une cellule de 314 Ah est de 15,7 ampères-heures. Que ces ampères-heures soient brûlés dans un résistor ou déplacés dans une cellule voisine est toute la différence entre l'équilibrage passif et actif, et le carburant pour la comparaison est de 13,3 kilowatt-heures de chaleur contre environ 2,0.
Portée : ce qui change et ce qui ne change pas
L'équilibrage ne crée pas de capacité. Il décide où va l'énergie qui ferme un écart, et à quelle vitesse l'écart se ferme. Ces deux questions constituent la comparaison.
Les deux architectures lisent la même quantité, la tension de cellule, et agissent sur la même chaîne. Cet article reste sur la différence entre elles. Pourquoi un écart se forme en premier lieu, et le seuil auquel le BMS déclenche une alarme, sont des questions distinctes et ne sont pas redérivées ici.
Où va la charge corrigée
Un circuit passif place un résistor sur la cellule la plus élevée et dissipe la charge jusqu'à ce que cette cellule corresponde à son voisin. L'énergie quitte la chaîne sous forme de chaleur. Un circuit actif déplace la même charge dans une cellule inférieure à travers un petit convertisseur, de sorte que la plupart d'elle reste dans la chaîne.
Dimensionnez-le. Une différence de 5 pour cent de l'état de charge sur une cellule de 314 Ah est de 15,7 Ah, et à la tension nominale de 3,2 V, cela représente 50,2 Wh par cellule. Sur la chaîne de 264 cellules du cabinet de 265 kWh, cela représente 13,3 kWh, soit 5,0 pour cent de l'énergie nominale publiée du cabinet.
Le chemin passif transforme les 13,3 kWh en chaleur. Un chemin actif avec une efficacité de transfert déclarée de 85 pour cent transforme 15 pour cent en chaleur, soit 2,0 kWh. La différence est de 6,7 fois, et c'est le premier chiffre qu'un acheteur devrait retenir.
Conditions : cellule de 314 Ah, 3,2 V nominal, 264 cellules en série ; efficacité de transfert de 85 pour cent supposée pour le chemin actif ; les courants d'équilibrage sont des conditions déclarées, pas des chiffres publiés. Unités : kWh et heures. Source : dérivée du type de cellule publié et de la longueur de la chaîne ; aucun courant d'équilibrage publié n'est disponible pour ceux-ciProduits.
La même correction, chronométrée
Le temps est la charge divisée par le courant. Les mêmes 15,7 Ah prennent 157 heures à travers un résistor passif de 100 mA et 15,7 heures à travers un convertisseur actif de 1 A.
Normalisez cela par rapport à une fenêtre de charge, car c'est le seul moment où un circuit passif obtient normalement. Sur une fenêtre hors pointe quotidienne de quatre heures, le chemin passif a besoin de 39 fenêtres et le chemin actif de 4. Les deux architectures peuvent corriger 15,7 Ah en principe, et sous une fenêtre quotidienne, le chemin passif a besoin de 39 fenêtres de charge pour le faire. Si la source de l'écart se régénère pendant cette période, la correction ne converge jamais et la chaleur est à nouveau payée.
C'est l'inversion à laquelle il vaut la peine de s'accrocher. L'argument d'efficacité favorise le circuit actif de 6,7 fois ; l'argument temporel transforme un travail de 4 fenêtres en un travail de 39 fenêtres, et le second décide si le premier se termine un jour.
Les deux courants sont des conditions de ce calcul, pas des valeurs de spécification publiées. Le classement entre les architectures survit à des courants différents ; les heures ne le font pas.
La correction, évaluée en chaleur à l'intérieur de l'enceinte
Les 13,3 kWh ne quittent pas le site. Ils sont rejetés à l'intérieur du cabinet, dont la fenêtre de fonctionnement publiée va jusqu'à 55 degrés C avec une réduction de puissance au-dessus de 45 degrés C. La fenêtre publiée du conteneur est plus étroite, de 0 à +45 degrés C.
Réparti sur 157 heures, le chemin passif moyenne environ 85 W. Par rapport à une puissance AC publiée de 125 kW, c'est une erreur d'arrondi, donc une seule correction n'est pas un événement thermique. Le cas qui compte est celui qui se répète. Si l'écart est régénéré à chaque cycle, les mêmes 13,3 kWh sont payés à chaque cycle : à 330 cycles par an, le chemin passif rejette 4,4 MWh par an contre 0,66 MWh pour le chemin actif, une différence de 3,7 MWh par an se retrouvant à l'intérieur d'un enclos avec un seuil de réduction de puissance publié au-dessus de 45 degrés C. Cette condition, et non la correction ponctuelle, est ce qui rend l'argument de la chaleur pertinent à quantifier.
Quand chaque architecture est la bonne
Deux critères décident de la plupart des projets. Si l'écart se régénère lentement et que la fenêtre de charge est longue, un circuit passif la ferme pendant le fonctionnement normal et la chaleur supplémentaire reste une erreur d'arrondi. Si l'écart se régénère à chaque cycle, le chemin passif paie 13,3 kWh de chaleur à chaque cycle et le chemin actif paie environ 2,0, et l'enclos absorbe la différence pendant la durée de vie du pack.
Les limites de cette comparaison
Les deux courants utilisés ci-dessus sont des conditions déclarées. Aucun courant d'équilibrage publié n'est disponible pour ceux-ciProduits, donc le classement entre les architectures se maintient tandis que les heures et les kilowatt-heures ne se transfèrent qu'avec les chiffres du fournisseur attachés.
Rien dans cette comparaison n'élève le plafond d'énergie utilisable. Ce plafond est fixé par la cellule la plus faible de la chaîne, ce qui est une question de capacité et de tri plutôt que d'équilibrage, et aucun courant d'équilibrage ne le change.
Aucune architecture ne déplace la charge plus rapidement que le circuit qui la pilote. Un écart plus important n'est pas corrigé par un algorithme plus intelligent ; il est corrigé par plus de courant pendant plus longtemps, ou en n'en ayant pas besoin.
Et les chiffres publiés utilisés ici sont le type de cellule, la longueur de la chaîne et les deux fenêtres de température. Le comportement d'équilibrage lui-même n'est pas sur les pages publiées.
Que demander au moment de la spécification
Demandez le courant d'équilibrage en ampères par cellule, et les fenêtres dans lesquelles l'équilibrage est autorisé : charge uniquement, repos, ou aussi décharge. Une réponse du type que le BMS équilibre les cellules, sans courant et sans fenêtre, n'a pas décrit un circuit.
Demandez où la chaleur d'équilibrage est rejetée et quelle température elle ajoute. Une réponse selon laquelle le refroidissement s'en chargera, sans évaluation, a déplacé la question plutôt que de la répondre.
Demandez à quelle écart l'équilibrage commence et à quelle écart l'alarme se déclenche, comme deux chiffres distincts. Un fournisseur qui ne cite que le seuil d'alarme vous a donné le symptôme, pas le contrôle.
Quatre choses deviennent fixes une fois le pack construit. L'architecture d'équilibrage est fixe lorsque la carte BMS et le faisceau de pack sont fixes, et le changer signifie remplacer les deux. Le courant d'équilibrage est fixé par les valeurs de résistor ou de convertisseur sur cette carte, et aucune mise à jour du firmware ne l'augmente. Les fenêtres d'équilibrage autorisées sont fixes lorsque la logique BMS est approuvée. Et où la chaleur d'équilibrage est rejetée est fixe lorsque la conception thermique de l'enclos est signée, c'est pourquoi la question de température appartient à la spécification plutôt qu'à la mise en service.
Les données de cellule publiées utilisées ci-dessus proviennent des pages du fabricant pour les unités que Ruibit distribue ; les courants d'équilibrage ne figurent pas parmi les valeurs publiées, c'est pourquoi ils apparaissent ici comme des conditions déclarées.
La comparaison est décidée par trois chiffres : le courant d'équilibrage, la fenêtre dans laquelle il est autorisé à fonctionner, et où sa chaleur va. Aucun d'eux n'est sur la page publiée, et les trois sont fixés au moment de la spécification.
FAQ
1. L'équilibrage actif augmente-t-il la capacité utilisable ?
Non. L'équilibrage ne crée pas de capacité ; il décide où va l'énergie qui ferme un écart et à quelle vitesse l'écart se ferme. Le plafond utilisable reste fixé par la cellule la plus faible de la chaîne, ce qui est une question de tri et de capacité plutôt que d'équilibrage.
2. Combien d'énergie le balancement passif gaspille-t-il ?
Pour une correction de 5 % sur une cellule de 314 Ah dans une chaîne de 264 cellules, 13,3 kWh, ce qui représente 5,0 % de l'énergie nominale publiée du cabinet, et tout cela s'évacue sous forme de chaleur. Un circuit actif avec une efficacité de transfert de 85 % transforme environ 2,0 kWh en chaleur, donc la différence est de 6,7 fois.
3. Combien de temps prend une correction ?
15,7 Ah prend 157 heures à travers une résistance passive de 100 mA et 15,7 heures à travers un convertisseur actif de 1 A. Sur une fenêtre de charge quotidienne de quatre heures, cela représente 39 fenêtres contre 4. Ces deux courants sont des conditions déclarées, pas des chiffres publiés.
4. Quelle architecture un projet C&I devrait-il spécifier ?
Cela dépend de si l'écart se régénère. S'il se ferme à chaque charge et reste dans la bande normale, le passif fonctionne. S'il se régénère à chaque cycle à partir d'une différence thermique ou d'auto-décharge, le chemin passif paie 13,3 kWh de chaleur à chaque cycle et l'actif est celui à spécifier.
5. Que doit-on demander à l'étape de spécification ?
Le courant d'équilibrage par cellule, les fenêtres dans lesquelles l'équilibrage est permis, l'écart à partir duquel l'équilibrage commence, et où la chaleur d'équilibrage est rejetée. L'architecture, le courant, les fenêtres et le chemin de chaleur sont tous fixés une fois que la carte BMS et le design de l'enceinte sont signés.
