ऊर्जा भंडारण प्रणालियों को सक्रिय संतुलन की आवश्यकता कब होती है (और निष्क्रिय संतुलन कब पर्याप्त होता है)

दैनिक साइकिल चलाने की समस्या: निष्क्रिय संतुलन के लिए इसे डिज़ाइन नहीं किया गया था

एक आम ई-बाइक की बैटरी शायद दिन में एक बार, या अक्सर उससे भी कम बार चलती है। पावर टूल्स का इस्तेमाल थोड़े-थोड़े समय के लिए ही होता है। लिथियम बैटरी के ज़्यादातर सामान्य अनुप्रयोगों में बैटरी को आराम करने के लिए पर्याप्त समय मिलता है, और सेलों के बीच कोई भी छोटा-मोटा असंतुलन धीरे-धीरे अपने आप ठीक हो जाता है। पैसिव बैलेंसिंग — आमतौर पर चार्जिंग के चरम पर सबसे ज़्यादा चार्ज वाले सेल में लगभग 100mA करंट प्रवाहित करना — इस तरह के उपयोग के लिए एकदम सही काम करता है।

ऊर्जा भंडारण अलग है। सौर ऊर्जा से चलने वाली घरेलू बैटरी हर दिन, साल दर साल, पूरी तरह से चार्ज और चार्ज होती है। वहीं, व्यावसायिक भंडारण प्रणाली दिन में कई बार चार्ज और चार्ज हो सकती है। हजारों बार चार्ज और चार्ज होने के बाद, सेलों के बीच छोटे-छोटे अंतर भी - जैसे निर्माण में थोड़ी-बहुत त्रुटि, उम्र में मामूली अंतर, या 16 सेलों के पैक में तापमान का अंतर - मिलकर वोल्टेज में मापने योग्य बदलाव लाते हैं। पैक एक समान स्ट्रिंग नहीं रह जाता और अपने सबसे कमजोर सेल की तरह व्यवहार करने लगता है। पूरे पैक की क्षमता कम हो जाती है, असंतुलन बढ़ता जाता है, और अंततः सबसे कमजोर सेल की सुरक्षा के लिए बैटरी सिस्टम को समय से पहले ही डिस्कनेक्ट करना पड़ता है - जिससे उपयोगी क्षमता बेकार हो जाती है।

यही वह विफलता का कारण है जो ऊर्जा भंडारण के खरीदारों को सक्रिय संतुलन की ओर आकर्षित करती है। सवाल यह नहीं है कि सामान्य तौर पर सक्रिय संतुलन बेहतर है या नहीं - बल्कि यह है कि क्या आपकी परियोजना का कार्य चक्र इतना अधिक मांग वाला है कि निष्क्रिय संतुलन इसे संभाल नहीं सकता।

100mA पैसिव बैलेंसिंग वास्तव में क्या करती है (और ESS के लिए यह कहाँ कम पड़ जाती है)

पैसिव बैलेंसिंग, शंट रेसिस्टर के माध्यम से थोड़ी मात्रा में ऊष्मा उत्पन्न करके, उन सेलों से अतिरिक्त ऊर्जा को जलाकर काम करती है जो पहले पूरी तरह चार्ज हो जाते हैं। एक सामान्य 100mA पैसिव बैलेंसिंग करंट हल्के कार्यों में जमा होने वाले विचलन को संभालने के लिए पर्याप्त है - लेकिन इसकी दो संरचनात्मक सीमाएँ हैं जो स्टोरेज के लिए महत्वपूर्ण हैं:

• यह केवल चार्ज के उच्चतम स्तर पर ही कार्य करता है।एक निष्क्रिय प्रणाली को कोशिकाओं को संतुलित करने से पहले उन्हें संतुलन सीमा (आमतौर पर उच्च एसओसी) तक पहुंचने की आवश्यकता होती है। आंशिक-चक्र भंडारण संचालन में, जहां पूर्ण चार्ज शायद ही कभी होता है, निष्क्रिय संतुलन को काम करने का कम अवसर मिलता है।
• इसकी दर प्रतिदिन संचित होने वाले बहाव की तुलना में कम है।कुछ ईएसएस ड्यूटी चक्रों में, असंतुलन 100एमएई निष्क्रिय संतुलन प्रणाली की तुलना में तेजी से जमा हो सकता है - जिसे केवल चार्ज के शीर्ष पर एक सीमित अवधि में लागू किया जाता है - जिसे ठीक करने में सक्षम नहीं है, इसलिए अंतर महीनों में कम होने के बजाय बढ़ सकता है।

उथले चक्र वाले अनुप्रयोगों के लिए, निष्क्रिय संतुलन कार्य चक्र से अच्छी तरह मेल खाता है और सबसे कम लागत जोड़ता है। विशेष रूप से ईएसएस के लिए समस्या तब उत्पन्न होती है जब कार्य चक्र भारी होता है, तो बहाव दर और सुधार दर के बीच बेमेल हो जाता है।

एक्टिव बैलेंसिंग से क्या लाभ मिलते हैं (और इसका असली मूल्य कहाँ निहित है)

सक्रिय संतुलन ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में नष्ट करने के बजाय, उच्च-वोल्टेज सेल से निम्न-वोल्टेज सेल में स्थानांतरित करके कार्य करता है — आमतौर पर एक प्रेरक या संधारित्र स्थानांतरण परिपथ के माध्यम से। इसके दो व्यावहारिक परिणाम निकलते हैं:

• उच्च संतुलन धारा।जहां पैसिव बैलेंसिंग लगभग 100mA होती है, वहीं स्टोरेज बीएमएस में समर्पित एक्टिव बैलेंसिंग आमतौर पर 1A की रेंज में होती है - जो कि परिमाण के क्रम में एक तेज सुधार है।
• यह एसओसी रेंज के अधिक हिस्से में काम कर सकता है।न केवल चार्ज के उच्चतम स्तर पर। यह भंडारण संचालन में महत्वपूर्ण है जहां पैक शायद ही कभी 100% एसओसी पर रहता है।

ईएसएस परियोजना का अंतिम परिणाम यह है कि सेल वोल्टेज में होने वाले बदलाव की दर से ही इसे ठीक किया जा सकता है। सक्रिय संतुलन पैक को उसकी सेवा अवधि के दौरान एकसमान स्ट्रिंग के करीब बनाए रखने में मदद कर सकता है, जिससे सबसे कमजोर सेल के कारण उपयोगी क्षमता के बर्बाद होने की संभावना कम हो जाती है। ध्यान देने योग्य बात यह है कि सेवा में संतुलन का प्रदर्शन सिस्टम के बाकी हिस्सों पर निर्भर करता है - शुरुआत में पैक-सेल मिलान, स्ट्रिंग में थर्मल फैलाव, और एसओसी विंडो में संतुलन को किस स्थान पर संचालित करने की अनुमति है। किसी विशिष्ट पैक कॉन्फ़िगरेशन के लिए संतुलन संबंधी विशिष्ट डेटा को केवल डेटा शीट से अनुमान लगाने के बजाय इंजीनियरिंग टीम से पुष्टि करना आवश्यक है।

जब पैसिव बैलेंसिंग पर्याप्त हो (अतिरिक्त स्पेसिफिकेशन न करें)

एक्टिव बैलेंसिंग एक डिफ़ॉल्ट अपग्रेड नहीं है। कई प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए, पैसिव बैलेंसिंग ही वास्तव में सही समाधान है:

• कम बार चालू-बंद होने वाले हल्के बैकअप सिस्टम
• टेलीकॉम यूपीएस पैक जो मुख्य रूप से स्टैंडबाय मोड में काम करते हैं और शायद ही कभी डीप-साइकिल मोड में जाते हैं।
• छोटे उपभोक्ता-स्तर के भंडारण के लिए जहां परियोजना की आर्थिक स्थिति अतिरिक्त बीएमएस लागत को उचित नहीं ठहराती है
• सटीक प्रारंभिक सहनशीलता वाली अच्छी तरह से मेल खाने वाली कोशिकाएं, जहां विचलन धीरे-धीरे जमा होता है।

इन अनुप्रयोगों के लिए सक्रिय संतुलन निर्दिष्ट करने से लागत तो बढ़ जाती है, लेकिन उतना लाभ नहीं मिलता। एक अच्छा आपूर्तिकर्ता आपको बताएगा कि आपके प्रोजेक्ट के लिए निष्क्रिय संतुलन कब सही विकल्प है - और एक चेतावनी यह है कि कोई आपूर्तिकर्ता आपके कार्य चक्र से संबंधित स्पष्ट तकनीकी तर्क दिए बिना हर प्रोजेक्ट के लिए सक्रिय संतुलन की सिफारिश करे।

जब आपके स्टोरेज प्रोजेक्ट के लिए एक्टिव बैलेंसिंग को निर्दिष्ट करना फायदेमंद हो

ऊर्जा भंडारण के लिए सक्रिय ऊर्जा की ओर झुकाव पैदा करने वाली ड्यूटी-साइकिल स्थितियाँ काफी विशिष्ट होती हैं। यदि आपकी परियोजना इनमें से कई स्थितियों को पूरा करती है, तो सक्रिय ऊर्जा संतुलन को निर्दिष्ट करना उचित होगा:

• रोजाना गहन साइकिलिंग।सौर ऊर्जा से चलने वाला भंडारण जो साल दर साल हर दिन सार्थक रूप से डिस्चार्ज होता है, उसमें आवधिक रूप से चार्ज के उच्चतम स्तर को संतुलित करने की तुलना में तेजी से विचलन जमा हो जाता है।
• कई वर्षों की सेवा अवधि की अपेक्षाएँ।सिस्टम के जितने लंबे समय तक चलने की उम्मीद होती है, उतना ही अधिक संचयी विचलन से सक्रिय संतुलन आपको बचाने में मदद करता है।
• बड़े पैक कॉन्फ़िगरेशन।16S स्ट्रिंग में 8S स्ट्रिंग की तुलना में विचलन विकसित होने की अधिक संभावना होती है, क्योंकि श्रृंखला में कोशिकाओं की अधिक संख्या से स्ट्रिंग में कोशिका-दर-कोशिका भिन्नता की संभावना बढ़ जाती है। 48V (15-16S) और उससे अधिक वोल्टेज वाले स्टोरेज पैक को तेजी से सुधार से अधिक लाभ होता है।
• पैरेलल पैक आर्किटेक्चर।सक्रिय संतुलन प्रत्येक पैक के भीतर कोशिका-दर-कोशिका स्तर पर काम करता है - यह समानांतर पैकों के बीच संतुलन नहीं बनाता है, लेकिन यह प्रत्येक व्यक्तिगत पैक को आंतरिक स्थिरता बनाए रखने में मदद करता है, जो एक बैंक में कई पैकों के एक साथ काम करने पर अधिक अनुमानित व्यवहार का समर्थन करता है।
• आंशिक-चक्र संचालन।यदि आपकी स्टोरेज प्रोफाइल पैक को शायद ही कभी पूरी तरह से चार्ज करती है (पीक शेविंग, सेल्फ-कंजम्पशन ऑप्टिमाइजेशन), तो पैसिव बैलेंसिंग की टॉप-ऑफ-चार्ज विंडो पर निर्भरता एक वास्तविक सीमा बन जाती है।

त्वरित चयन संदर्भ

संक्षेप में, सक्रिय और निष्क्रिय संतुलन को आम अनुप्रयोगों में किस प्रकार लागू किया जाता है, यह यहाँ बताया गया है। इसे अपने RFQ के लिए एक प्रारंभिक बिंदु मानें, न कि अपने विशिष्ट कार्य चक्र के साथ मिलान करने का विकल्प।

तालिका एक प्रारंभिक संदर्भ है; केवल एप्लिकेशन लेबल के आधार पर नहीं, बल्कि अपने वास्तविक कार्य-चक्र प्रोफ़ाइल के आधार पर इसे निर्दिष्ट करें।

भंडारण अनुप्रयोगों के लिए DALY सक्रिय संतुलन

जिन परियोजनाओं में सक्रिय संतुलन उपयुक्त विनिर्देश है, उनके लिए DALY की चौथी पीढ़ी की ऊर्जा भंडारण BMS श्रृंखला में यह अंतर्निहित रूप से उपलब्ध है। LK वेरिएंट मानक घरेलू भंडारण कॉन्फ़िगरेशन के लिए 1A सक्रिय संतुलन प्रदान करता है; LM-B वेरिएंट उच्च-करंट और बड़ी क्षमता वाले सिस्टम के लिए 2A सक्रिय संतुलन प्रदान करता है। दोनों 8-16S LFP और घरेलू और छोटे वाणिज्यिक भंडारण में प्रचलित समानांतर-पैक आर्किटेक्चर का समर्थन करते हैं, और समय के साथ बढ़ने वाली परियोजनाओं के लिए समानांतर में 16 पैक (लगभग 160kWh प्रति नेटवर्क) तक स्केल कर सकते हैं।

किसी भी पूर्व-आरएफक्यू बातचीत में ध्यान देने योग्य दो बातें हैं: परिनियोजन में प्रदर्शन को संतुलित करना, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, सिस्टम के बाकी हिस्सों पर निर्भर करता है, और विशिष्ट कॉन्फ़िगरेशन डेटा - जिसमें बैलेंसिंग ट्रिगर लॉजिक, एसओसी विंडो और पैक-सेल मैचिंग मार्गदर्शन शामिल है - ऐसी चीज़ें हैं जिन पर इंजीनियरिंग टीम आपके साथ परियोजना के आधार पर काम करेगी, न कि डेटा शीट से अनुमान लगाने के लिए।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

Q1क्या 1A एक्टिव बैलेंसिंग हमेशा 100mA पैसिव बैलेंसिंग से बेहतर होती है?

हमेशा नहीं—बेहतर क्या है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आपका ड्यूटी साइकिल बैटरी पर क्या प्रभाव डाल रहा है। ऐसे अनुप्रयोगों में जहां ड्रिफ्ट धीरे-धीरे बढ़ता है (हल्के बैकअप, शैलो साइक्लिंग), 100mA पैसिव करेक्शन समस्या के लिए सबसे उपयुक्त है और लागत भी सबसे कम आती है। ऐसे अनुप्रयोगों में जहां ड्रिफ्ट 100mA की तुलना में तेजी से बढ़ता है (स्टोरेज में दैनिक डीप साइक्लिंग), 1A एक्टिव करेक्शन समस्या के लिए बेहतर समाधान है। बैलेंसिंग विधि को अपने ड्यूटी साइकिल के अनुसार चुनें, न कि इसके विपरीत।

Q2क्या सक्रिय संतुलन चक्र की आयु बढ़ाता है?

सेल चक्र का जीवनकाल सेल की अपनी विशेषता है, संतुलन से नहीं। सक्रिय संतुलन से पैक को सेल के निर्धारित सेवा जीवनकाल तक पहुँचने में मदद मिलती है, जिससे असंतुलन के कारण अलग-अलग सेल के सुरक्षित परिचालन सीमा से बाहर जाने का जोखिम कम हो जाता है। सेल ही अधिकतम सीमा निर्धारित करते हैं; संतुलन आपको सबसे कमजोर सेल द्वारा सीमित होने के बजाय वास्तव में उस अधिकतम सीमा के करीब पहुँचने में मदद करता है। आपके कॉन्फ़िगरेशन के लिए विशिष्ट सेवा जीवनकाल डेटा इंजीनियरिंग टीम के साथ परियोजना स्तर की चर्चा का विषय है।

Q3अगर मुझे इस बात का यकीन नहीं है कि मेरे प्रोजेक्ट को एक्टिव एक्टिव या पैसिव एक्टिव एक्टिविटी की जरूरत है, तो मुझे क्या करना चाहिए?

आपूर्तिकर्ता को अपना ड्यूटी-साइकिल प्रोफाइल प्रदान करें — दैनिक चक्र की गहराई, प्रति वर्ष अपेक्षित चक्र, लक्षित सेवा जीवन, पैक का आकार, और क्या सिस्टम नियमित रूप से पूर्ण चार्ज तक पहुंचेगा। जो आपूर्तिकर्ता इस जानकारी के आधार पर विनिर्देश प्रस्तुत करता है, न कि अधिक कीमत वाले विकल्प को प्राथमिकता देता है, उसी पर गंभीरता से विचार किया जाना चाहिए। यदि आपको ऐसा कोई विनिर्देश तर्क नहीं मिल पाता जो आपके ड्यूटी-साइकिल से मेल खाता हो, तो RFQ जारी करने से पहले आपको यही डेटा चाहिए।

डेली के बारे में

DALY, OEM, बैटरी पैक निर्माताओं और इंटीग्रेटर्स के लिए लिथियम बैटरी प्रबंधन प्रणालियों का डिज़ाइन और निर्माण करती है, और इसके उत्पाद 130 से अधिक देशों में उपयोग किए जाते हैं। 2015 में स्थापित, DALY ISO 9001 / ISO 14001 मानकों के तहत CE और RoHS अनुपालन के साथ काम करती है; ऊर्जा भंडारण उत्पाद श्रृंखला को UL मान्यता प्राप्त घटक का दर्जा प्राप्त है (पूर्ण UL सिस्टम प्रमाणन नहीं - यह अंतर उत्तरी अमेरिकी परियोजनाओं के लिए महत्वपूर्ण है), और पैक या सिस्टम स्तर पर सिस्टम-स्तरीय प्रमाणन का समर्थन करने वाले दस्तावेज़ उपलब्ध कराए जाते हैं।

क्या आप अपने स्टोरेज प्रोजेक्ट के लिए एक्टिव बैलेंसिंग निर्दिष्ट कर रहे हैं?

यदि आप सोलर स्टोरेज, होम बैटरी या छोटे-कमर्शियल ईएसएस प्रोजेक्ट की योजना बना रहे हैं और बैलेंसिंग को सही ढंग से निर्दिष्ट करना चाहते हैं, तो डीएएलवाई इंजीनियरिंग टीम आपके ड्यूटी साइकिल की समीक्षा कर सकती है और बीएमएस दृष्टिकोण को उससे मिलाने में आपकी मदद कर सकती है।

• अपना ड्यूटी साइकिल साझा करें: दैनिक साइकिल की गहराई, अपेक्षित सेवा जीवन, पैक का आकार, समानांतर कॉन्फ़िगरेशन
• चौथी पीढ़ी के LK / LM-B विनिर्देश दस्तावेज़ का अनुरोध करें
• ईमेल:dalybms@dalyelec.com

एक्टिव बैलेंसिंग उत्पाद पृष्ठ:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/