بطاريات تخزين الطاقة: عالية مقابل .

تعد أنظمة إدارة البطاريات (BMS) ضرورية لضمان السلامة والكفاءة وطول العمر لبطاريات تخزين الطاقة في الأنظمة الشمسية ، أو الإعدادات خارج الشبكة ، أو السيارات الكهربائية . تصميم BMS يختلف بشكل كبير بين الجهد العالي ، وتضمير المبارزات ، وتضابط بشكل كبير ، وتسخين ، وتثبيت ، وتضلف 48V) الصيانة . تؤثر هذه الاختلافات أيضًا على أساليب الموازية واحتياطات المستخدم . تقارن هذه المقالة HV و 48V LV BMS ، وتستكشف تأثيراتها ، وتبرز اعتبارات الاستخدام ، وتشرح الأساليب الموازية ، والاعتماد على الآراء التقنية وتجارب المستخدمين على مساعدة مواطني وتكوين قرارات مستنيرة .

الاختلافات بين الجهد العالي و 48 فولت منخفضة الجهد BMS

1. BMS الجهد العالي (100V - 1000V)

تم تصميم HV BMS للبطاريات التي تعمل في الفولتية العالية ، مثل أنظمة 400V المستخدمة في المنشآت الشمسية الكبيرة أو المركبات الكهربائية . أنها تدير العديد من الخلايا المتصلة في السلسلة لتحقيق الجهد العالي ، وتتطلب ميزات التحكم المتقدمة وميزات السلامة .

• تكوين الخلية: غالبًا ما تحتوي أنظمة HV على 100-300 خلية في السلسلة (e . g . ، 125 LifePo4 خلايا لحزمة 400V) . يراقب BMS كل خلية ، ودرجة حرارة ، وحالة الشحن (SOC) لمنع اختلالات {8}
• العمارة المعقدة: HV BMS استخدم طبولوجيا موزعة أو معيارية ، مع مجموعات خلايا مراقبة وحدات الرقيق ومهام معالجة الوحدة الرئيسية مثل التواصل مع العزف . هذا يقلل من تعقيد الأسلاك ولكنه يزيد من تكاليف التصميم .

• توليد الحرارة: خسائر مقاومة منخفضة بسبب انخفاض التيار لنفس إخراج الطاقة نفسه . على سبيل المثال ، ينشئ نظام 400V 10KW ~ 25W من حرارة الكابل (على افتراض 0 . 04} مقاومة) vs . ~ 173W لنظام 48V.} (E . g . ، يتطلب الشحن السريع) تبريدًا نشطًا لمنع النقاط الساخنة المترجمة.
• الإدارة الحرارية: توظيف تبريد متطور (سائل أو مراوح) لتبديد الحرارة من الخلايا والالكترونيات المعبأة بكثافة . وهذا يضمن السلامة وطول العمر ولكنه يضيف التعقيد والتكلفة .
• تأثير: كفاءة للأحمال عالية الطاقة ولكنها تحتاج إلى تصميم حراري قوي للحفاظ على الأداء ، خاصة في التطبيقات الصعبة .
• ميزات السلامة: تتضمن HV BMS حماية قوية ضد الجهد الزائد ، والتواصل الزائد ، والأخطاء الأرضية ، وغالبًا ما تستخدم العوامل البصرية أو الاتصال اللاسلكي للتعامل مع تحولات الجهد بين الخلايا .
• كفاءة: أنظمة HV تحقق كفاءة ذهابًا وإيابًا من 95 إلى 98 ٪ بسبب انخفاض الخسائر الحالية ، حيث أن الجهد العالي يقلل من الناتج نفسه لنفس الطاقة (P= V × I) .

2. 48 v bms الجهد المنخفض (12V - 60V)

LV BMS ، شائع في السكنبطاريات تخزين الطاقة 48V، إدارة خلايا أقل (e . g . ، 16 خلايا lifepo4 في سلسلة لـ 51 . 2V الاسمية) وأنظمة أبسط ، وتحديد أولويات السلامة والقدرة على تحمل التكاليف.

• تكوين الخلية: أنظمة LV عادةً ما يكون لها 4-16 خلية في السلسلة ، مع اتصالات متوازية للقدرة . يركز BMS على موازنة الخلايا الأساسية والحماية ، مما يتطلب قدرة أقل معالجة .
• بنية أبسط: غالبًا ما تستخدم LV BMS تصميمات مركزية أو معيارية ، مع وحدة واحدة تراقب جميع الخلايا . وهذا يقلل من التعقيد والتكلفة ولكن حدود قابلية التوسع مقارنة بأنظمة HV .

• توليد الحرارة: خسائر مقاومة أعلى بسبب زيادة التيار . لنفس 10 كيلو واط ، ينتج تيار النظام الأعلى 48 فولت المزيد من الحرارة في الكابلات والموصلات ، على الرغم من أن حرارة الخلية الفردية أقل بسبب خلايا أقل .
• الإدارة الحرارية: يعتمد على التبريد السلبي أو المعجبين الصغير ، بما يكفي للأحمال السكنية . أقل تعقيدًا ولكنه أقل ملاءمة لتطبيقات التدوير العالية أو السريعة .
• تأثير: أبسط وكافي بالنسبة للأحمال المعتدلة ولكن قد يكون ارتفاع درجة الحرارة إذا تم استخدام الكابلات غير المحدودة أو التهوية الضعيفة .
• ميزات السلامة: تشمل LV BMS الحماية من الشحن الزائد ، والتفريغ الزائد ، والدوائر القصيرة ، ولكنها تتطلب ضمانات أقل من الجهد العالي ، مما يجعلها أكثر أمانًا للاستخدام المنزلي .
• كفاءة: أنظمة LV لها كفاءة 90-95 ٪ ، أقل من HV بسبب الخسائر الحالية العالية عند التنقل من الفولتية الحافلة الكهروضوئية (360-500V) إلى 48V .

ملاحظات المستخدم معالجة المخاوف الحرارية

1. النرويج ، المستخدم التجاري: "يعمل نظام البطارية الشمسي 400V لدينا على تشغيل أكثر برودة من إعدادنا القديم 48V لنفس الحمل ، ولكن نظام التبريد السائل يحتاج إلى فحوصات منتظمة لتجنب المشكلات ."
2. كندا ، المستخدم السكني: "بطارية 48V 15KWH لدينا تصبح دافئة أثناء الاستخدام الكثيف في فصل الشتاء ، ولكن التهوية الجيدة تبقيها قابلة للإدارة دون تبريد فاخر ."
3. أستراليا ، مثبت خارج الشبكة: "أنظمة HV التي قمنا بتثبيتها للمنازل الكبيرة تحتاج إلى تبريد نشط للشحن السريع ، ولكن إجمالي ناتجها الحراري أقل من 48 فولت مع كابلات سميكة ."

اعتبارات عملية للمستخدمين

عند الاختيار بين أنظمة HV و 48V ، فكر في هذه العوامل ذات الصلة بالحرارة:

1. أنظمة HV: تأكد من البنية التحتية الكافية للتبريد ، وخاصة بالنسبة للمناخات العالية أو الساخنة (e . g . ، Summers 50 درجة من العراق) . مراقبة تنبيهات التبريد BMS وصيانة أنظمة التبريد المفرط ، والتي يمكن أن تقلل من العمر بنسبة 10-15 ٪ {}}}
2. 48V أنظمة: استخدم الكابلات ذات الحجم المناسب (e . g . ، 4–6 AWG للتيارات العالية) لتقليل الحرارة المقاومة . في المناطق المنفصلة جيدًا لتجنب تراكم الحرارة ، خاصة أثناء أحمال الذروة.
3. موازية: بالنسبة لنظام 48 فولت ، يزيد التوازي الحالي ، وتضخيم الحرارة في الكابلات والاستخدامات القصيرة ، التي تستخدم الكابلات القصيرة والمتساوية للموازنة . hv أنظمة موازية أقل في كثير من الأحيان ولكنها تتطلب تنسيقًا دقيقًا لـ BMS لإدارة الحرارة عبر السلاسل الموازية السلسلة .

آثار الاختلافات BMS

1. الكفاءة وتسليم الطاقة: HV BMS تمكين الشحن/التفريغ السريع وإخراج الطاقة العليا ، مثالية للأحمال عالية الطلب مثل EVs أو الأجهزة الكبيرة . LV BMS تناسب الأحمال المعتدلة ، مثل الإضاءة المنزلية أو التزايد الصغير ، ولكن قد تتطلب موازنة للطاقة العليا {}}}}
2. قابلية التوسع: توفر HV BMS قابلية للتوسع بشكل أفضل عن طريق تكديس الوحدات في السلسلة ، وزيادة الجهد بدون كابلات معقدة . lv تعتمد BMS على التوازي ، مما يزيد من التيار ويتطلب كابلات أكثر سمكا ، مما يحد من قابلية التوسع إلى 2-4 بطاريات .
3. يكلف: HV BMS أكثر تكلفة ($ 1 ، 000 - $ 5 ، 000 لنظام 400V) بسبب الإلكترونيات المعقدة والتبريد . lv bms أكثر تكلفة (200 - $ 800)
4. أمان: أنظمة HV تشكل مخاطر أعلى من الصدمة الكهربائية أو الحريق ، تتطلب تدابير سلامة صارمة (e . g . ، العزل ، UL 1973)
5. عمر: تستفيد بطاريات HV من منحنيات تفريغ الشحنة الأكثر سلاسة ، وتوسيع نطاق Lifespan (8 ، 000-10 ، 000 دورات vs . 6 ، 000-8 ،000 for lv).}}

اعتبارات الاستخدام

الجهد العالي BMS

• تثبيت: يتطلب التثبيت المهني بسبب مخاطر الجهد العالي . ضمان الامتثال للرموز المحلية (e. g . ، NEC في الولايات المتحدة) ، والتي قد تقيد أنظمة HV فوق 48V في الإعدادات السكنية .
• صيانة: تفقد أنظمة التبريد بانتظام ومراقبة تنبيهات BMS عبر واجهات البرامج . HV أنظمة أقل قابلية للخدمة ، وتتطلب فنيين مدربين .
• بيئة: تشغيل في الشروط التي يتم التحكم فيها (0 - 45 درجة) لمنع ارتفاع درجة الحرارة . تجنب المناطق المتربة أو الرطبة ما لم يتم استخدام العبوات IP 65- المصنفة .
• التوافق: تأكد من دعم العزف والشحن الجهد العالي (e . g . ، 400V) . قد تكون هناك حاجة إلى محولات إضافية للأجهزة ذات الجهد المنخفض ، مما يزيد من التكاليف .

48 فولت جهد جهد منخفض

• تثبيت: أسهل بالنسبة لـ DIY أو المثبتات القياسية ، مع الأسلاك الأكثر بساطة ومخاطر السلامة المنخفضة . استخدم busbars لبطاريات متعددة لإدارة التيارات العالية .
• صيانة: تحقق من اتصالات ومراقبة بيانات BMS (E . g . ، عبر تطبيقات Bluetooth) لضمان توازن الخلية . LV أنظمة LV أكثر سهلة الاستخدام للصيانة الأساسية .
• بيئة: مناسبة لنطاق درجة حرارة أوسع (-10 إلى 50 درجة مع التدفئة/التبريد) . عزل في المناخات الباردة لمنع فقدان السعة .
• التوافق: متوافق على نطاق واسع مع العزف 48V وأنظمة الطاقة الشمسية ، مما يقلل من الحاجة إلى المحولات . تأكد من بروتوكولات BMS (e . g . ، can ، rs485) مطابقة العاكس .}

شارك مالك المنزل في ألمانيا ، "بطارية 48V 15KWH لدينا مع BMS البسيطة تعمل على تشغيل منزلنا بكفاءة . كان من السهل تثبيته ، ويساعدنا التطبيق على مراقبة الأداء يوميًا ."

طرق موازية

الجهد العالي BMS

• طريقة: ترتبط بطاريات HV بشكل فعال في سلسلة لزيادة الجهد (e . g . ، حزمتان 200 فولت لـ 400V) . حزم HV المتوازية أقل شيوعًا ولكنها ممكنة مع وحدات متطابقة ، حيث يتم موازية سلاسل السلسلة المتعددة مع سعة التعزيز {{5}
• دور BMS: يقوم Master BMS بإحداثيات وحدات الرقيق عبر السلاسل المتوازية ، وضمان موحد SOC والمشاركة الحالية . الاتصال المتقدم (e . g . ، يمكن أن يكون ناقلًا) أمرًا ضروريًا لمنع اختلال التوابل .
• التحديات: تتطلب أنظمة HV الموازية مطابقة الجهد الدقيقة و BMS القوية للتعامل مع التيارات العالية .
• مثال: قد يستخدم نظام 400V 20KWH حزتين 400V 10KWH بالتوازي ، مع إدارة BMS 250 خلية عبر كلتا الحزمتين .

48 فولت جهد جهد منخفض

• طريقة: تتوازى بطاريات LV لزيادة السعة (e . g . ، بطاريات 48V 200AH لـ 48V 400AH) . تتصل كل طرف سلبي لكل بطارية إلى بوسبار مشتركة ، والتوصيلات تربط بشكل مشابه.}}
• دور BMS: تعمل كل بطارية BMS بشكل مستقل ، وإدارة خلاياها الخاصة . لا يلزم عادة أي اتصال بين BMS ، ولكن قد يناضل المخالفات لقراءة Total SOC بدون وحدة تحكم رئيسية .
• التحديات.
• مثال: نظام 48V 15KWH قد يوازي ثلاث بطاريات 48V 100AH ​​، مع كل BMS يضمن سلامة الخلايا ولكن يتطلب مراقبة SOC اليدوية .

أشار مثبت شمسي في جنوب إفريقيا ، "كان موازاة بطاريتين 48 فولت واضحًا مع BUSBARS . لقد ضمننا فقط وحدات العلامة التجارية نفسها لتجنب تعارضات BMS ."

المقارنة الفنية

لماذا هذا يهم

تعد الإدارة الحرارية الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية لبطاريات تخزين الطاقة ، حيث أن الحرارة المفرطة تقلل من الكفاءة ، والعمر ، والسلامة . ، على الرغم من الخسائر المقاومة المنخفضة ، تتطلب تبريدًا متقدمًا بسبب عدد الخلايا والاستخدام العالي في التصميم الذي لا يمكن أن يمتد إلى الفشل بشكل صحيح بالقيام بتصميمه بالبطارية بأكثر من ذلك بالقيام بتصميم حراري بشكل صحيح. 15 ٪ ، مما يجعل هذا الاعتبار الرئيسي لموثونة النظام الشمسي .

خاتمة

تختلف جهد الجهد العالي و 48 فولت الجهد المنخفض في مقاربتها في إدارة بطاريات تخزين الطاقة ، مع أنظمة HV أقل حرارة مقاومة ولكن تتطلب تبريدًا نشطًا لترتيب الخلايا العالية ومتطلبات الطاقة ، في حين أن نظام 48V يولد المزيد من حرارة الكابل أو الإعداد التجاري ، فإن اختيار BMS الصحيح يضمن تخزين الطاقة الشمسية الفعالة .

للحصول على حلول موثوقة ،بطاريات تخزين الطاقة في الطاقة، بما في ذلك لدينا15 كيلو واط بطارية شمسية، تم تصميمها مع إدارة حرارية فعالة لكل من تطبيقات HV و LV . تفضل بزيارة موقعنا على الويب لمعرفة المزيد .

مصادر: تقارير الصناعة ، الأدلة الفنية ، منتديات المستخدمين ، مصادر الويب .