Uma diferença de 5 por cento no estado de carga em uma célula de 314 Ah é de 15,7 ampere-horas. Se esses ampere-horas são consumidos em um resistor ou transferidos para uma célula vizinha é toda a diferença entre balanceamento passivo e ativo, e o combustível para a comparação é 13,3 quilowatt-horas de calor contra cerca de 2,0.
Escopo: o que muda e o que não muda
O balanceamento não cria capacidade. Ele decide para onde a energia que fecha uma diferença vai, e quão rapidamente a diferença se fecha. Essas duas perguntas são a comparação.
Ambas as arquiteturas leem a mesma quantidade, a voltagem da célula, e atuam na mesma string. Este artigo se concentra na diferença entre elas. Por que uma diferença se forma em primeiro lugar, e o limite em que o BMS dispara um alarme, são perguntas separadas e não são reanalisadas aqui.
Para onde vai a carga corrigida
Um circuito passivo coloca um resistor na célula mais alta e dissipa carga até que essa célula corresponda à sua vizinha. A energia deixa a string na forma de calor. Um circuito ativo transfere a mesma carga para uma célula mais baixa através de um pequeno conversor, de modo que a maior parte dela permanece na string.
Dimensione isso. Uma diferença de 5 por cento no estado de carga em uma célula de 314 Ah é de 15,7 Ah, e a 3,2 V de voltagem nominal da célula isso é 50,2 Wh por célula. Na string de 264 células do gabinete de 265 kWh, isso é 13,3 kWh, ou 5,0 por cento da energia nominal publicada do gabinete.
O caminho passivo transforma todos os 13,3 kWh em calor. Um caminho ativo com uma eficiência de transferência de 85 por cento transforma 15 por cento disso em calor, que é 2,0 kWh. A diferença é 6,7 vezes, e é o primeiro número que um comprador deve considerar.
Condições: célula de 314 Ah, 3,2 V nominal, 264 células em série; 85 por cento de eficiência de transferência assumida para o caminho ativo; as correntes de balanceamento são condições declaradas, não valores publicados. Unidades: kWh e horas. Fonte: derivado do tipo de célula publicado e do comprimento da string; nenhuma corrente de balanceamento publicada está disponível para estasusam detecção de fumaça e temperatura em tempo real e supressão automática, enquanto alguns sistemas tudo-em-um combinam.
A mesma correção, cronometrada
O tempo é carga dividida pela corrente. Os mesmos 15,7 Ah levam 157 horas através de um resistor passivo de 100 mA e 15,7 horas através de um conversor ativo de 1 A.
Normalize isso em relação a uma janela de carregamento, porque esse é o único momento em que um circuito passivo normalmente opera. Em uma janela diária de quatro horas fora do pico, o caminho passivo precisa de 39 janelas e o caminho ativo 4. Ambas as arquiteturas podem corrigir 15,7 Ah em princípio, e sob uma janela diária o caminho passivo precisa de 39 janelas de carregamento para fazê-lo. Se a fonte da diferença se regenerar dentro desse período, a correção nunca converge e o calor é pago novamente.
Essa é a reversão que vale a pena manter. O argumento de eficiência favorece o circuito ativo em 6,7 vezes; o argumento de tempo transforma um trabalho de 4 janelas em um trabalho de 39 janelas, e o segundo decide se o primeiro algum dia termina.
As duas correntes são condições deste cálculo, não valores de especificação publicados. A classificação entre as arquiteturas sobrevive a diferentes correntes; as horas não.
A correção, precificada em calor dentro da caixa
Os 13,3 kWh não saem do local. Eles são rejeitados dentro do gabinete, cuja janela de operação publicada vai até 55 graus C com desclassificação acima de 45 graus C. A janela publicada do contêiner é mais estreita, de 0 a +45 graus C.
Espalhado por 157 horas, o caminho passivo tem uma média de cerca de 85 W. Contra uma classificação AC publicada de 125 kW, isso é um erro de arredondamento, então uma única correção não é um evento térmico. O caso que importa é o recorrente. Se a diferença se regenerar a cada ciclo, os mesmos 13,3 kWh são pagos a cada ciclo: a 330 ciclos por ano, o caminho passivo rejeita 4,4 MWh por ano contra 0,66 MWh para o caminho ativo, uma diferença de 3,7 MWh por ano dentro de um invólucro com um limite de desclassificação publicado acima de 45 graus C. Essa condição, e não a correção única, é o que torna o argumento do calor digno de quantificação.
Quando cada arquitetura é a correta
Dois critérios decidem a maioria dos projetos. Se a diferença se regenerar lentamente e a janela de carga for longa, um circuito passivo a fecha dentro da operação normal e o calor extra permanece um erro de arredondamento. Se a diferença se regenerar a cada ciclo, o caminho passivo paga 13,3 kWh de calor a cada ciclo e o caminho ativo paga cerca de 2,0, e o invólucro absorve a diferença durante a vida do pacote.
Os limites desta comparação
As duas correntes usadas acima são condições declaradas. Nenhuma corrente de balanceamento publicada está disponível para estasusam detecção de fumaça e temperatura em tempo real e supressão automática, enquanto alguns sistemas tudo-em-um combinam, então a classificação entre as arquiteturas se mantém enquanto as horas e quilowatt-horas transferem apenas com os números do fornecedor anexados.
Nada nesta comparação eleva o teto de energia utilizável. Esse teto é definido pela célula mais fraca na string, que é uma questão de capacidade e classificação, em vez de uma de balanceamento, e nenhuma corrente de balanceamento a altera.
Nenhuma arquitetura move carga mais rápido do que o circuito que a impulsiona. Uma diferença maior não é corrigida por um algoritmo mais inteligente; é corrigida por mais corrente por mais tempo, ou por não precisar.
E os números publicados usados aqui são o tipo de célula, o comprimento da string e as duas janelas de temperatura. O comportamento de balanceamento em si não está nas páginas publicadas.
O que perguntar no momento da especificação
Pergunte pela corrente de balanceamento em amperes por célula, e as janelas nas quais o balanceamento é permitido: apenas carga, descanso ou também descarga. Uma resposta do tipo que o BMS balanceia as células, sem corrente e sem janela, não descreveu um circuito.
Pergunte onde o calor de balanceamento é rejeitado e qual temperatura ele adiciona. Uma resposta de que o resfriamento lidará com isso, sem uma classificação, moveu a questão em vez de respondê-la.
Pergunte pela diferença em que o balanceamento começa e a diferença em que o alarme dispara, como dois números separados. Um fornecedor que cita apenas o limite do alarme lhe deu o sintoma, não o controle.
Quatro coisas se tornam fixas uma vez que o pacote é construído. A arquitetura de balanceamento é fixa quando a placa do BMS e a fiação do pacote estão fixas, e mudá-la significa substituir ambas. A corrente de balanceamento é fixada pelos valores do resistor ou conversor naquela placa, e nenhuma atualização de firmware a aumenta. As janelas de balanceamento permitidas são fixadas quando a lógica do BMS é aprovada. E onde o calor de balanceamento é rejeitado é fixado quando o design térmico do invólucro é assinado, que é por isso que a questão da temperatura pertence à especificação em vez de à comissionamento.
Os dados da célula publicados usados acima vêm das páginas do fabricante para as unidades que a Ruibit distribui; as correntes de balanceamento não estão entre os valores publicados, razão pela qual aparecem aqui como condições declaradas.
A comparação é decidida por três números: a corrente de balanceamento, a janela em que é permitido operar, e para onde seu calor vai. Nenhum deles está na página publicada, e todos os três são fixos no ponto de especificação.
Perguntas Frequentes
1. O balanceamento ativo aumenta a capacidade utilizável?
Não. O balanceamento não cria capacidade; ele decide para onde vai a energia que fecha um spread e quão rápido o spread se fecha. O teto utilizável permanece definido pela célula mais fraca na string, que é uma questão de classificação e capacidade, em vez de uma questão de balanceamento.
2. Quanto de energia o balanceamento passivo desperdiça?
Para uma correção de 5 por cento em uma célula de 314 Ah em uma string de 264 células, 13,3 kWh, que é 5,0 por cento da energia nominal publicada do gabinete, e tudo isso sai como calor. Um circuito ativo com 85 por cento de eficiência de transferência transforma cerca de 2,0 kWh em calor, então a diferença é 6,7 vezes.
3. Quanto tempo leva uma correção?
15,7 Ah leva 157 horas através de um resistor passivo de 100 mA e 15,7 horas através de um conversor ativo de 1 A. Em uma janela de carregamento diária de quatro horas, isso representa 39 janelas contra 4. Essas duas correntes são condições declaradas, não números publicados.
4. Qual arquitetura um projeto C&I deve especificar?
Depende de se o spread se regenera. Se ele se fecha a cada carga e permanece dentro da faixa normal, o passivo funciona. Se ele se regenera a cada ciclo a partir de uma diferença térmica ou de auto-descarga, o caminho passivo paga 13,3 kWh de calor a cada ciclo e o ativo é o que deve ser especificado.
5. O que deve ser solicitado na fase de especificação?
A corrente de balanceamento por célula, as janelas em que o balanceamento é permitido, o spread em que o balanceamento começa e onde o calor do balanceamento é rejeitado. Arquitetura, corrente, janelas e caminho do calor são todos fixos uma vez que a placa BMS e o design da caixa são assinados.
