EN
Kiertävä virta rinnankytkettyjen akkujen sarjoissa: miksi se syntyy ja miten BMS-arkkitehtuuri estää sen
Rinnankytketyt akkujen sarjat eivät ole käytettävissä suoraan liittämällä. Jo muutaman voltin jännite-ero aiheuttaa kiertävän virran, joka vähentää hyötysuhdetta, kiihdyttää vanhenemista ja voi laukaisa suojatoimintoja. Tässä on fysiikka – sekä kolme insinööriratkaisua, jotka tekevät rinnankytkennän turvallisesti laajennettavaksi.
Tärkeimmät opit
- Kiertävä virta on tärkeä piilotettu riski BESS-laajennushankkeissa. Normaali kokonaisvirran mittaus voi peittää energian siirtymisen rinnankytkettyjen akkujen sarjojen välillä.
- Fysiikka: virta kulkee korkeamman jännitteen lähteestä alhaisemman jännitteen sarjaan. Yksinkertaistetussa resistiivisessä mallissa kiertävä virta on yhtä suuri kuin jännite-ero jaettuna silmukan resistanssilla. Muutama voltti voi aiheuttaa kymmeniä ampeereja pienresistanssisessa silmukassa.
- Kolme tekijää vaatii erityistä huomiota: SOC-erot, kapasiteetti- tai sisäisen resistanssin erot sekä lämpötilaerot. Uusien ja ikääntyneiden akkujen sekoittaminen voi yhdistää kaikki kolme tekijää.
- Kolme toimenpidettä toimivat yhdessä: riippumattomat katkaisijat ja sulakkeet ohjatulla ryhmän erottamisella; BMS:n virtan seuranta latauksen, purkauksen ja valmiustilan aikana; sekä valvontahallinta, joka rajoittaa jännitteen ja SOC:n eroa ennen kytkentää ja käytön aikana.
- JKESS kuvaa 4–16 aliyksikköä per pääyksikkö ketjumaissa kytkennässä. Tämä on moduulien hallintatopologia. Turvalliseen rinnakkaiseen laajentamiseen vaaditaan lisäksi riippumaton suojaus, mittaus ja hyväksytty ohjausstrategia jokaiselle rinnakkaiselle ryhmälle.
Väärin menneen laajentamistilanteen kuvaus
Harkitse esimerkkinä kaupallista ja teollista (C&I) laajennusta: tehdas asentaa 128 kWh:n akkujärjestelmän vuonna 2024 ja tarvitsee 256 kWh:n järjestelmän vuonna 2026 kasvavien kuormitusten takia. Hankintatoiminto ehdottaa toisen samanlaisen järjestelmän ostamista ja sen kytkemistä rinnakkain. Kolmen kuukauden kuluttua käyttötiimi huomaa jatkuvan virran epätasapainon ja yhden sarjan ilmoitetun SoC:n nopeamman laskun. Mallinumerot ovat samat, mutta akut eivät enää ole samassa käyttöhistoriassa.
Kiertävä virta on yksi mahdollinen selitys, muiden mahdollisten syiden lisäksi, kuten epätasainen kuorman jakautuminen, lämpötilaerot, liitosvastus, anturivirhe tai soluviat. Uudet ja ikääntyneet sarjat voivat olla eri kapasiteeteissa ja sisäisissä vastuksissa, joten niiden sisäinen jännite ja SoC-kehityskulut poikkeavat toisistaan käytön aikana, vaikka niiden alussa mitatut SoC-arvot olisivatkin samat. Korkeampi lähtöjännite voi tällöin aiheuttaa virran kulkeutumisen toiseen sarjaan. Tarkista etumerkilliset haara-virrat ja solutiedot ennen vian syytä koskevan diagnoosin tekemistä.
Hallitsematon sisäinen virtaus aiheuttaa resistiivisiä tappioita ja lisää akun kautta kulkevaa sähkömäärää. Se voi lisätä lämpö- ja syklikuormitusta, saada solujen jännitetasot saavuttamaan rajoituksensa ja aktivoida akkujärjestelmän hallintajärjestelmän (BMS) suojatoiminnot; riittävän suuret virrat voivat käynnistää sulakkeen tai katkaisimen. Joitakin ongelmia ilmenee heti kytkennän aikana, kun taas toiset selviävät vasta viikoittaisen käyttödatan perusteella. Tämä opas selittää fysiikan, kolme insinööriratkaisua sekä JKESS-pää- ja -aliyksiköiden laitteiston roolin suunnitellussa rinnakkaisketjujärjestelmässä.
Fysiikka: Miksi kiertävä virta syntyy
Kiertävä virta ei itsessään todista huonoa akun laatua. Se seuraa piirilakeja, kun rinnakkaiset lähteet ovat eri sisäisillä jännitteillä. Hyödyllinen ensimmäinen arvio kahdelle ketjulle nollakuorman ollessa ulkopuolella on:
I_circulating = ΔV / R_loop- δV
- Avoinpiirijännite-ero kytkentää edeltävänä tai vastaava sisäisen lähteen jännite-ero ketjujen välillä volttina (V).
- R_loop
- Kokonaisvaikutteinen silmukan resistanssi ohmeina (Ω): molempien johdinryhmien sisäiset resistanssit sekä kaapelien, busbarien, liittimien ja kosketusresistanssit.
Kun kytketty, johdinryhmät jakavat yhteisen bussijännitteen, paitsi väliliitosten jännitehäviöiden osalta. Ajavan epäsovituksen aiheuttavat niiden ekvivalentit lähteet, ei kaksi eri jännitettä samassa ideaalisessa bussisolmussa. Ulkoisen kuorman vaikutuksesta jokaisen haaran virta sisältää sekä kuorman jakautumisen että jänniteepäsovituksen vaikutuksen. Tämä resistiivinen arvio ei mallinna kytkentätransientejä, induktanssia tai elektrokemiallista relaksaatiota.
Laskettu esimerkki: pieni epäsovitus, merkittävä virta
Oletetaan 2 V:n lähtejänniteepäsovitus ja kokonaisilmapuolen resistanssi 0,05 Ω. Nämä ovat havainnollistavia syötteitä, eivätkä edusta tyypillistä resistanssia tai kytkentähyväksyntärajaa.
2V ÷ 0.05Ω = 40AKorkeampijännitteinen johdinryhmä virtaumat ; alhempijännitteinen johdinryhmä varaukset . Energia siirtyy akkujen välillä, kun osa siitä muuttuu lämmöksi silmukassa:
P_loss = I² × R_loop = 40² × 0.05 = 80WTämä virta ei syötä ulkoista kuormaa. Yksinkertainen tasoitus pyrkii vähentämään alussa olevaa jännite-eroa; se ei ole itsensä vahvistava silmukka. Epätasainen ikääntyminen, solujen kunto ja käyttöhistoriat voivat kuitenkin aiheuttaa toistuvaa epätasapainoa.
| Lähde | Järjestely | Laajennushankkeessa |
|---|---|---|
| SoC-erot | Erilaiset varausasteet voivat tuottaa erilaisia lähtejännitteitä. SoC–jännite-suhteesta riippuvat kemiallinen koostumus ja käyttöhistoria. | Uuden täysin ladatun sarjan kytkeminen olemassa olevaan 80 %:n SoC:n sarjaan voi aiheuttaa välittömän tasoitusvirran. |
| Kapasiteetin ja sisäisen vastuksen erot | Erilaiset kapasiteetit ja vastukset muuttavat haara-virtaa, jännitepudotusta ja SoC:n muutoksen nopeutta. | Uudet ja ikääntyneet sarjat jakavat virtaa epätasaisesti ja noudattavat erilaisia SoC-urioita latauksen ja purkamisen aikana. |
| Lämpötilaerojen | Lämpötila vaikuttaa vastukseen, saatavilla olevaan kapasiteettiin, jännitevasteeseen ja itsepurkautumiseen ajan myötä. | Johdon käyttäytyminen lämmönlähteen läheisyydessä tai huonon ilmanvaihdon alueella voi poiketa sen käyttäytymisestä viileämmässä paikassa. |
Tekninen viite: Weng ym., tutkimus virtaepätasapainosta erilaisissa rinnankytketyissä akkuissa , kehittää ekvivalenttipiirimallin ja tutkii, miten kapasiteetin ja resistanssin erot vaikuttavat virtaan, SOC:iin ja vanhenemiseen. Yllä oleva numeerinen esimerkki on havainnollistava piirilaskelma, ei tuotetestitulosta.
Suojaton rinnankytkentä vs. itsenäinen sarjasuojaus
Itsennäinen haara-suojaus tekee vikojen havaitsemisesta ja eristämisestä helpompaa. Sen on oltava yhdistetty sarjakohtaiseen mittaukseen ja koordinoituun ohjausreaktioon; pelkät suojalaitteet eivät poista kiertävää virtaa.
| Suojaton rinnankytkentä | Itsennäinen sarjasuojaus |
|---|---|
| Yksi yhteinen katkaisija suojaa rinnakkaisryhmää. | Jokaisella sarjalla on sovitettu katkaisija ja sulake. |
| Ei automaattista haaraeristuspolkua katkaise sisäistä siirtoa. | BMS-ohjattava kontaktori tai sopiva poiskytkintälaite voi eristää vioittuneen sarjan. |
| Ryhmätasoisella suojakytkennällä pysäytetään koko akkuryhmä. | Terveet sarjat voivat jatkaa toimintaansa, jos niiden luokitukset ja ohjaussuunnittelu sen sallivat. |
| Kokonaisvirran mittaus piilottaa, mikä haara on epänormaali. | Kaksisuuntainen sarjakohtainen mittaus tunnistaa epänormaalit haaratoiminnot. |
| Uudet ja ikääntyneet sarjat yhdistetään ilman sovitus- tai yhdenmukaisuustarkistuksia. | Jännitteellä ja SOC:lla (State of Charge) perustuvat tarkistukset ohjaavat kytkentää; valvontajärjestelmä hallinnoi poikkeamia. |
| Yksittäisen johdon eristäminen huollon ajaksi ei ole mahdollista. | Haaran eristäminen tukee suunniteltua huoltoa hyväksytyn eristysmenettelyn mukaisesti. |
| Suojatoimintojen seuranta haaran tasolla on rajoitettua. | Johdon mittaukset ja tapahtumalokit auttavat jäljittämään sulakkeen tai katkaisimen toimintaa. |
| Tulos: piilotettu sisäinen virta, rajoitettu vian eristäminen ja mahdollisesti pidempi käyttökatko. | Tulos: havaittava haaran käyttäytyminen, valikoiva eristäminen ja parempi saatavuus, kun toiminnot on koordinoitu asianmukaisesti. |
Jos johdon yhteys katkeaa, muut johdot voivat saada enemmän virtaa. EMS/PCS:n on vähennettävä tehoa tai pysäytettävä toiminta tarvittaessa estääkseen ketjureaktion aiheuttaman pysähtymisen. Riippumaton suojaus ei anna lupaa huollon suorittamiseen virran ollessa päällä.
Kolme teknistä vastatoimenpidettä
-
Varusta jokainen johdin riippumattomilla katkaisimilla ja sulakkeilla
Haaran suojaamisen tarkoituksena on valikoitu vian eristäminen. Määrittele jokaiselle sarjalle tasavirtaan suunniteltu katkaisija ja sulake sekä BMS-ohjatut kontaktorit tai sopiva automaattinen poiskytkentämekanismi. Kohtalainen kiertävä virta voi pysyä ylikuormitustilan poiskytkentärajaa alapuolella, joten sulake ei korvaa ohjattua eristämistä.
Valintaperusteet: sovita toisiinsa jatkuvan virran nimellisarvo, aika–virtakäyrät, tasavirtajännitteen nimellisarvo, saatavilla oleva vikavirta, katkaisukyky, johtimen suojaus ja sallitut käyttöhuippuarvot. Arvioi jokaisen kytketyn sarjan aiheuttamat vikavirrat. Valikoitu poiskytkentä ja jatkuva toiminta on varmistettava järjestelmätasolla.
Asennuspaikka: käytä hyväksyttyä yksiviivaiskytkentäkaaviota ja maadoitustapausta määrittääksesi, mitkä johtimet vaativat suojaa ja eristystä. Ei ole yleispätevää sääntöä, jonka mukaan pääkytkin kuuluisi asentaa positiiviseen johtimeen ja sulake negatiiviseen johtimeen. Vahvista toimitetun laitteiston esilataus- ja kytkentäjärjestys; DC-linkin esilatauspiiri ei automaattisesti kestä erilaisten akkuryhmien tasausvirtoja.
-
Seuraa jokaista ryhmää latauksen, purkamisen ja valmiustilan aikana
Aseta itsenäinen kaksisuuntainen virtasensorikanava jokaiseen rinnakkaiseen ryhmään ja säilytä sen etumerkki. Järjestelmä, jossa on vain kokonaisvirran mittauslaite, ei pysty tunnistamaan sisäistä virtasiirtoa, joka piiloutuu summaamisen takia. Esimerkiksi purkauksen aikana positiivisella puolella +40 A yhdessä ryhmässä ja −40 A toisessa antaa noin 0 A ulkoisessa liitännässä.
Kirjaa nykyinen tila solujen jännitteiden, sarjan jännitteen, lämpötilan, varausasteen (SOC), kontaktorin tilan ja toimintatilan osalta. Määritä kynnysarvot ja viiveet sensorien tarkkuuden, odotetun kuorman jakautumisen, sarjojen nimellisarvojen ja hyväksytyn ohjausstrategian perusteella. Vastaa hälytyksillä, kytkennän estolla, tehorajoituksilla tai erottamisella tarpeen mukaan; ulkoisen tehon asettaminen nollaan ei välttämättä pysäytä sisäistä virtaa.
Kahden sarjan vertailussa, jossa virrat ovat samassa suunnassa ja ylittävät mittauksen alarajan, yksi kuvaava epätasapainomittari on:
Current imbalance (%) =100 × |I1 − I2| / max(|I1|, |I2|)Lähes valmiustilassa käytä etumerkillisiä ampeereja ja absoluuttisia kynnysarvoja. Prosenttimuutokset muuttuvat epävakaita nollan lähellä. Vastakkaisiin virran suuntiin tarvitaan erillinen arviointi, ja eri kapasiteetin sarjat voivat laillisesti kuljettaa eri suuruisia virtoja; vertaa jokaista haaraa sen odotettuun jakoon ja rajoituksiin.
-
Käytä ylemmän tason valvontaa rajoittaaksesi varausastetta (SOC) ja jännite-eroa
SOC:n ero on yksi tekijä kiertävän virran syntymisessä, mutta jännitereaktio riippuu myös vastuksesta, lämpötilasta, kenkätilasta ja äskettäin suoritetuista toiminnoista. Sarjamasterit ja järjestelmän valvontayksikkö pitävät vaihtaa validoituja mittauksia ja rajoja hyväksytyn CAN-/RS485-protokollan kautta ja toteuttaa jännitteen ja SOC:n sovitusvaatimukset ennen haaran kytkemistä.
Toiminnan aikana valvontajärjestelmä voi tarkistaa poikkeamia, vähentää järjestelmän tehoja, estää uudelleenkytkemisen tai eristää sopimattoman haaran. 5 prosenttiyksikön SOC-poikkeama voi olla vain esimerkkinä käytetty tarkistuslähtökohta, jos se hyväksytään hankkeessa; se ei ole yleispätevä kytkentäkynnys. Suoraan rinnankytketyllä DC-välipiirillä BMS-ohjelmisto ei voi itsenäisesti asettaa jokaisen sarjan jatkuvaa virtaa ilman sopivaa teholaitteistoa, kuten sarjakohtaista DC/DC-vaihetta.
JKESS kuvaa ketjumaista hallintaa, jossa yhdellä päälaatikolla on 4–16 alalaatikkoa. Yhdistä sopiva moduulihallintalaitteisto määritellyn suojauksen ja tunnistustoiminnon kanssa jokaiselle rinnakkaiselle sarjalle, ja vahvista valitun firmwaren ja järjestelmäsuunnittelun mukaiset rinnakkaisen sarjan yli ulottuvat valvontatoiminnot. Solutasoisella aktiivisella tasapainotuksella tuetaan yhtenäisyyttä moduulien sisällä; se ei korvaa rinnakkaisen sarjan välistä virtakytkentää.
Arkkitehtuuriviite: Rinnakkaisen sarjan sovellusohje: suojauksen ja topologian huomioon ottaminen (PDF) tämä ulkoinen tekninen viite käsittelee riippumatonta sarjan seurantaa, automaattista eristystä ja topologian kompromisseja; se ei ole todiste JKESS-tuotteen ominaisuuksista tai yhteensopivuudesta.
Kuinka JKESS:n korkeajännitteinen BESS-arkkitehtuuri hallinnoi rinnakkaisia sarjoja
Ylälaatikko, ala-BMU:t ja järjestelmätasoinen ohjain hoitavat eri tehtäviä. JKESS:n ylä- ja alatasoista alustaa tarjoavat moduulimittaukset, viestintä ja suojelurakenteet. Rinnakkaisen sarjan projektiin on lisäksi määriteltävä kunkin täydellisen sarjan tunnistus, eristys ja valvontasäätö.
| JKESS-komponentti | Avainparametrit | Arvo virtapiirien hallinnalle |
|---|---|---|
| HV-BC250 200 A HV BMS-ylälaatikko | 200 A jatkuvaa; 80–1000 V DC; CAN/RS485 ja ketjutusliitäntä. Yleiskatsauksessa mainitaan 32–273 sarjakytkettyä kennoa; teknisessä taulukossa 64–256. | Tarjoaa ylätasoiset mittaus- ja suojausliittymät. Vahvista hyväksytty sarjakytkentäalue, 4–16-moduulin konfiguraatio, firmware ja sarjakohtainen suojauskokoonpano. |
| HV-B6U 6U ala-akku laatikkosarjat | 16S LiFePO4; BMU-H5-16; aktiivinen tasapainotus enintään 2 A; noin 28,55 kg viitereferenssilaatikon paino. | Jokaisessa laatikossa on BMU-säätölaite solutasoisia mittauksia ja tasapainotusta varten. Sen antamat tiedot tukevat sarjamasterin arviointia; se ei ole itsenäinen rinnakkaisen sarjan virran säätäjä. |
| HV-slave 4U-kokoonpanopaketit | 16S LiFePO4-moduulialusta; tiukka 4U-kotelo; BMU-H5-16; ei CCS-liitäntää; sisältää tunnistus- ja lämpötilakaapelit. | Tiukka moduulivaihtoehto tila-ahtaissa rakennerakenteissa, riippuen vaaditusta sarjajännitteestä, soluvalinnasta ja suojausjärjestelmästä. |
| Modulaarinen pinottu järjestelmä | 4–16 alayksikkölaatikkoa yhtä yläyksikköä kohden; 80–1000 V -alusta. Noin 64–256 kWh on havainnollistava luokka käyttäen nimellisiä 16 kWh -moduuleja. | Tukee modulaarista järjestelmäsuunnittelua. Sarjamoduulilaajennus muuttaa jännitettä; kokonaisen rinnakkaisen sarjan lisääminen vaatii erillisen suunnittelun hyväksynnän ja haaran suojauksen. |
| JKESS261 nestejäähdytetty järjestelmä | 261,25 kWh:n suunnittelukonfiguraatio; 125 kW:n PCS; 728–936 V DC; nestejäähdytys; EMS-integraatio. | Integroi akun seurannan, lämmönhallinnan ja järjestelmän valvonnan. Vahvista hyväksytty DC- tai AC-laajennustopologia ja toimitetut rinnakkaissäätöfunktiot. |
| BMU-H5-16 Active Balancing Slave BMS | Tasapainotusvirta enintään 2 A; solujännitteen mittaustarkkuus ±0,005 V; 8 NTC-lämpötilakanavaa. | Vähentää solujen epätasapainoa moduulin sisällä. Se ei siirrä energiaa suoraan kokonaisien rinnakkaisten kytkentäketjujen välillä; yhteys tarjoaa ylemmän tason järjestelmän kontekstin. |
Tekniset ankkurit järjestelmän suunnitteluun
- Moduulin hallinta: modulaarinen alusta määrittelee 4–16 ohjauslaatikkoa ketjussa yhtä yläohjauslaatikkoa kohden. Toimitettu konfiguraatio ja sarjassa olevien solujen lukumäärä on pysyttävä hyväksyttyjen yläohjauslaatikkojen ja PCS-jännitelimien sisällä.
- Solujen yhdenmukaisuus: BMU-H5-16 käyttää enintään 2 A:n aktiivista tasapainotusta, ±0,005 V:n jännitemittauksen tarkkuutta ja 8 lämpötilakanavaa. Nämä ovat moduulitasoisia toimintoja.
- Viestintä: alustaviin viitteisiin kuuluvat CAN-väylänopeudet 250 k/s ja 500 k/s sekä RS485-väylänopeudet 9600 bps ja 115200 bps. Baud-nopeus yksin ei takaa protokollayhteensopivuutta; vahvista viestimäärittelyt ja ohjelmistotuen olemassaolo.
- Haaran suojaus: määritä ja varmista riippumattomat ketjun katkaisijat, sulakkeet, kaksisuuntaiset virtasensorit ja ohjattu eristys projektin materiaaliluettelossa.
- Soluja ei sisällytetä: tässä kuvatut JKESS-kokoonpanopaketit toimitetaan ilman soluja. Ostajat hankkivat LiFePO4-solut itse ja ovat vastuussa niiden soveltuvuuden tarkistamisesta olemassa olevaan asennukseen.
Konfiguraatio on tärkeä. Päätuotesivulla julkaistaan kaksi sarjasolujen lukumäärän aluetta, joten tämä opas ei käsittele niitä vaihtoehtoisina. Energiateho määritellään valittujen solujen ja sähköisen konfiguraation perusteella, ei pelkästään laatikoiden lukumäärän perusteella. Varmista, että ostosspesifikaatio vastaa tarkasti käytettyä laitteistoa, ohjelmistoversiota ja hyväksyttyä järjestelmäpiirrosta.
Laajentamisen esitarkistuslista: 8 kohtaa ennen uuden ketjun rinnankytkentää
- Varmista sähköinen yhteensopivuus. Vahvista, että hyväksytty kemiallinen koostumus ja sarjassa olevien kennojen lukumäärä ovat identtiset, jännitealueet yhteensopivat ja napaisuus on oikea. Mittaa lepovaiheessa olevien sarjojen avoimen piirin jännitteet (OCV) ja käytä valmistajan hyväksymää yhdistämisrajoitusta; ≤2 V ei ole kaikkialla turvallinen matalaresistanssisessa silmukassa.
- Tarkista kennot ja niiden kunto. Vertaa mallia, erätietoja, kapasiteettia, sisäistä resistanssia, ikää, terveydentilaa (SOH) ja kennojännitteiden hajontaa. Samanlainen tuotemerkintä tai alustava lataustason (SOC) lukema eivät takaa yhteensopivuutta.
- Vahvista itsenäinen haara-suojaus. Tarkista jokaisen sarjan katkaisija, sulake, ohjattu eristyspolku, vikavirtakoordinaatio ja valmistajan hyväksymä esilataus-/yhdistämisjärjestely.
- Vahvista virran mittaus. Vahvista itsenäinen kaksisuuntainen mittaus jokaiselle sarjalle, mukaan lukien anturin napaisuus, nollapisteen poikkeama, tarkkuus, tiedonkirjaus ja lepotilassa suoritettavan mittauksen mahdollisuus.
- Vahvista valvontastrategia. Vahvista SOC- ja jännitteen hyväksyntärajat, liitäntälupien ehdot, virran rajat, viestintäkatkon seuraukset ja tehon alentaminen, kun yksi sarja katkeaa.
- Tarkista lämpötilaolosuhteet. Vertaa solujen ja ympäristön lämpötiloja sekä tarkastele ilmanvirtauksen tai nestemäisen jäähdytyksen suorituskykyä. Lämpötilaero ≤3 °C voi olla projektikohtainen tavoite, ei yleispätevä hyväksyntä/hylkäyskynnys; käytä hyväksyttyjä lämpötilakriteerejä.
- Suorita määritellyt eristystarkastukset. Kelpaavan henkilökunnan on käytettävä laitteiston hyväksymää eristysmenetelmää, testijännitettä ja hyväksyntävastusta. Kriteeri, kuten ≥1 MΩ 1000 VDC:n jännitteellä, pätee vain silloin, kun se on erikseen määritelty; älä suorita korkeajännitetestiyä kytkettyihin elektronisiin komponentteihin, ellei menetelmä sallia sitä.
- Suunnittele käyttöönotto ja jälkiseuranta. Aseta hälytykset ennen kytkentää, varmista hyväksytty energisointijärjestys ja kirjaa haaran virta, SOC, solujen jännitteet ja lämpötilat alustavana 72 tunnin havaintojaksona. Jatka trendien seurantaa sen jälkeen.
5 yleistä virhettä akkuryhmien rinnankytkennässä
-
1. Suora rinnankytkentä eri SOCluilla olevien ryhmien välillä
Täysin uusi ryhmä ja olemassa oleva ryhmä, jonka SOC on 80 %, voivat vaihtaa merkittävää virtaa kytkennän aikana. Tasaa jännite ja SOC hyväksytyllä menettelyllä ja tarkista myös solujen rajoitukset sekä pakin jännite. Älä käytä pääkontaktoria hyväksymättömän epätasapainon tasoittamiseen.
-
2. Koko ryhmän suojaaminen vain yhdellä katkaisimella
Yhteinen katkaisin ei mahdollista valikoivaa eristystä kullekin haaralle. Määrittele koordinoitujen, ryhmäkohtaisten katkaisimien ja sulakkeiden lisäksi ohjattu katkaisumechanismi. Kohtalaiset sisäiset virrat eivät välttämättä koskaan saavuta sulakkeen toimintakynnystä.
-
3. Vain kokonaissoluvirran seuranta
Kokonaissähkövirta voi näyttää normaalilta, vaikka yksi sarja purkautuisi toiseen. Tarjoa kaksisuuntainen mittaus jokaiselle sarjalle ja tarkastele virtasuunnan, itseisarvon ja odotetun kuorman jakautumisen tilaa jokaisessa käyttötilassa.
-
4. Lämpötilaerojen sivuuttaminen
Epätasainen jäähdytys muuttaa solujen resistanssia, saatavilla olevaa kapasiteettia ja SOC-käyttäytymistä. Tarkastele mitattuja solulämpötiloja ja lämpötilatrendeja, ei pelkästään huoneen lämpötilaa. Säilytä asennus sen hyväksytyillä lämpötilatasaisuusrajoilla; 3 °C ei ole yleispätevä hyväksyntäsääntö.
-
5. Ensimmäisen 72 tunnin trenditarkastelun ohittaminen
Lyhyt käynnistystesti saattaa jättää huomioimatta käyttäytymistä, joka ilmenee eri SOC-arvolla, kuormalla tai lämpötilalla. Tarkastele allekirjoitettuja haara-virtoja ja niitä vastaavia hälytyksiä alustavassa 72 tunnin havaintojaksossa, jonka jälkeen jatka pitkäaikaista seurantaa. Eikä ensimmäinen kytkentä eikä 72 tuntia ilman hälytyksiä takaa elinikäistä yhteensopivuutta.
Usein kysytyt kysymykset
Mikä on kiertävä virta rinnakkaisten akkusarjojen välillä?
Kiertovirta on sisäinen virtakomponentti, joka syntyy rinnakkaisissa akkuryhmissä jännite-eron vuoksi eikä ulkoisen kuorman vaikutuksesta. Yksinkertaistetussa kahden ryhmän resistiivisessä mallissa I = ΔV / R_loop, jossa ΔV on avoimen piirin tai vastaavan lähteen jännite-ero ja R_loop on kokonaissilmukan resistanssi. Oletettu 2 V:n ero ja 0,05 Ω:n silmukka antavat arvioidun 40 A:n kiertovirran; suoraan kytketyt liittimet jakavat yhteisen väyläjännitteen.
Mikä aiheuttaa kiertovirran akkukäyttöisessä energiavarastossa (BESS)?
Kolme tärkeää tekijää ovat varausasteen (SOC) erot, kapasiteetin tai sisäisen resistanssin erot sekä lämpötilaerot ryhmien välillä. Nämä vaikuttavat lähtejännitteeseen, jännitteen relaksaatioon, virran jakautumiseen ja varausasteen kehitykseen, erityisesti kun uusia ja ikääntyneitä akkuja yhdistetään. Lämpötila vaikuttaa myös resistanssiin, käytettävissä olevaan kapasiteettiin ja pitkäaikaiseen itsepurkautumiseen; epätasaiset kuormavirrat yksinään eivät todista, että toinen ryhmä lataa toista.
Kuinka vaarallista kiertovirta on akkukäyttöisessä energiavarastossa (BESS)?
Hallinnointimaton kiertävä virta aiheuttaa resistiivisiä tappioita ja lisää akkujen käyttöä sekä voi edistää akkukennon nopeampaa ikääntymistä tai rajoitusten ylittyminen. Liiallinen virta voi aktivoida BMS-suojauksen, sulakkeen toiminnan tai katkaisimen laukaisun. Kiertävä virta voi esiintyä heti kytkennän muodostamisen yhteydessä tai myöhemmin käytön aikana, joten sekä käyttöönoton tarkistukset että jatkuvan seurannan toteuttaminen ovat välttämättömiä.
Miten voin estää kiertävän virran BESS-järjestelmän laajentamisen yhteydessä?
Käytä kolmea koordinoitua toimenpidettä: riippumattomia sarjakytkimiä ja sulakkeita BMS-ohjattavalla erottelulla; sarjakohtaista virran seurantaa latauksen, purkauksen ja valmiustilan aikana; sekä ylempää tason hallintaa sarjan jännitteestä, SOC-arvosta ja kytkentälupien antamisesta. Sovita sarjat toisiinsa ennen kytkentää ja noudata hyväksyttyä käyttöönottojärjestystä. Jatkuvan riippumattoman virran jakamisen vaatima teholaitteisto on oltava sopiva; pelkkä BMS-viestintäyhteys ei riitä siihen.
Voinko kytkentää uuden akkusarjan rinnakkain olemassa olevan sarjan kanssa?
Vain jos akku- ja järjestelmävalmistajat hyväksyvät yhdistelmän ja suojauksen sekä ohjauksen suunnittelu tukee sitä. Tarkista kemiallinen koostumus, sarjassa olevien kennojen lukumäärä, käyttöjännitealue, kapasiteetti, vastus, kennojen kunto sekä valmistajan hyväksymät jännite- ja SOC-sovitusrajat; 2 V ei ole yleispätevä turvallinen ero. Varmista riippumattomat suojatoiminnot ja virtasensing, ja seuraa käynnistystä sekä alustavaa 72 tunnin havaintojaksoa, samalla kun pitkäaikainen seuranta jatkuu.
Miksi BMS:n tarvitsee virtaseurantaa jokaiselle sarjalle erikseen?
Yhteenvetovirta-anturi mittaa haarojen virtojen summan, joten sisäinen siirto voi jäädä huomaamatta kumoamisen vuoksi. Kun purku määritellään positiiviseksi, yksi sarja +40 A:n ja toinen −40 A:n virralla tuottavat ulkoisesti noin nollan virta-arvon. Riippumattomat kaksisuuntaiset virta-anturit mahdollistavat BMS:n tunnistaa kyseisen tilanteen ja aktivoida asianmukaiset hälytykset, toimintarajat tai eristystoiminnot.
Mikä on suositeltava SOC-ero-kynnys rinnakkaisille sarjoille?
Yleispätevää SOC-kynnystä, joka takaisi turvallisen rinnankytkennän, ei ole olemassa. 5 prosenttiyksikön SOC-ero saattaa olla projektikohtainen tarkastelun laukaisija, mutta se ei ole vahvistettu yleinen JKESS-kytkentäraja. Aseta rajat hyväksyttyjen solujen ja järjestelmän määrittelyjen perusteella, mukaan lukien jännite-ero, vastus, virtarajat, lämpötila ja SOC-arviointitarkkuus; LiFePO4-jännite yksinään on heikko SOC-indikaattori sen tasaisen alueen aikana.
Miten aktiivinen tasapainotus auttaa kiertävän virran kanssa?
BMU-H5-16 tarjoaa enintään 2 A:n aktiivista tasapainotusta solujen välisen epätasapainon vähentämiseksi akkumoduulissa. Tämä edistää solujen yhdenmukaisuutta ja voi auttaa vähentämään syitä sarjavolttaisen hajautumisen aiheuttamiseen. Se ei suoraan säädä virtaa rinnankytketyissä sarjoissa eikä korvaa sarjansuojaa, kaksisuuntaista virtaseurantaa tai koordinoitua kytkentäohjausta.
Mitkä JKESS-tuotteet tukevat turvallista rinnakkaislaajentumista?
JKESS HV-BC250 200 A ja HV-BC150-100 A -päälaatikkoasetukset yhdessä 4 U:n tai 6 U:n aliyksikköpakettien kanssa ovat rakennuspalikoita suunniteltuihin korkeajännitejärjestelmiin. Modulaarinen alusta kuvaa 4–16 aliyksikkölaatikkoa per päälaatikko; tämä luku kuvaa moduulien hallintaa, ei erillisesti ohjattavien rinnakkaisten johdinryhmien määrää. JKESS261-nestemäisesti jäähdytetty alusta sisältää EMS-integraation, mutta sen hyväksytty rinnakkaisrakenne on vahvistettava projektikohtaisesti. Tässä kuvatut paketit eivät sisällä akkukomponentteja, ja jokainen tilaus vaatii suojauksen, firmwaren, anturien ja toimitettujen komponenttien vahvistamista.
Mitä tulisi seurata uusien johdinryhmien rinnankytkennän jälkeen?
Kirjaa lokitiedot jokaisen sarjan virroista latauksen, purkamisen ja valmiustilan aikana sekä sarjan tila latauksesta (SOC), solujännitteiden äärimmäisistä arvoista, lämpötiloista, kontaktorien tiloista ja BMS-varoitustilanteista. Tarkastele ensimmäisen 72 tunnin havaintojakson aikana virran jakautumista edustavilla käyttösykleillä ja käytä absoluuttisia virranrajoja lähellä valmiustilaa. Jatka seurantaa yli 72 tunnin, koska lämpötila- ja ikääntymiserot voivat ilmetä myöhemmin, ja määritä kaikki varoitukset ja eristystoimet ennen kytkentää.
Aiotko laajentaa BESS-järjestelmääsi rinnakkaisilla sarjoilla?
Jaa olemassa olevan järjestelmäsi konfiguraatio ja laajennussuunnitelmasi insinöörityömme kanssa. Autamme sinua arvioimaan kiertovirran riskiä, valitsemaan oikean suojarakenteen sekä määrittämään sarjatasoiset seuranta- ja SOC-hallintavaatimukset projektillesi.
Pyydä räätälöityä tarjousta →