Erot energiaa varastoivien akkujen välillä BNEITIJa virta-akku BNEITIMitä tulee toimintoihin ja sovelluksiin
Uusiutuvien energialähteiden kysynnän kasvaessa energian varastointijärjestelmien kehittäminen tulee yhä tärkeämmäksi. Erilaisten varastointiratkaisujen joukossa akut on laajalti tunnustettu tehokkaaksi ja käytännölliseksi vaihtoehdoksi energian varastointiin ja hyödyntämiseen. Akkujen monista komponenteista akunhallintajärjestelmällä (BMS) on tärkeä rooli akkujen turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamisessa.
Akkusovelluksissa on kahta päätyyppiä BMS-järjestelmä, nimittäin energian varastointijärjestelmä ja teho-BMS. Samankaltaisista toiminnoista huolimatta nämä kaksi BMS-tyyppiä eroavat useista näkökohdista, mukaan lukien sovellusskenaariot, sähköiset tiedot ja turvamekanismit. Tässä artikkelissa tutkimme näiden kahden BMS-tyypin eroja yksityiskohtaisesti.
Sovellusskenaariot
Energian varastointijärjestelmä on eräänlainen BMS-järjestelmä, joka on suunniteltu täyttämään kiinteiden energian varastointisovellusten, kuten asuin-, kaupallisten tai teollisuuden verkkoon kytkettyjen energian varastointijärjestelmien, tarpeet. Nämä järjestelmät on suunniteltu varastoimaan energiaa vähäisen kysynnän aikoina ja vapauttamaan energiaa verkkoon suuren kysynnän aikoina, mikä stabiloi sähköverkkoa. Tässä yhteydessä turvallisuus on energian varastoinnin BMS:n kriittisin huolenaihe. BMS:n on estettävä akun ylilatautuminen, ylipurkautuminen ja lämpökarkaaminen, mikä voi aiheuttaa katastrofaalisia onnettomuuksia, kuten tulipalon tai räjähdyksen.
Sitä vastoin power BMS on eräänlainen BMS-järjestelmä, joka on suunniteltu liikkuviin energian varastointisovelluksiin, kuten sähköajoneuvoihin (EV) ja hybridisähköajoneuvoihin (HEV). Power BMS:n ensisijainen tavoite on varmistaa akun turvallinen ja luotettava toiminta dynaamisessa ympäristössä, kuten kiihdytyksessä, hidastumisessa ja regeneratiivisessa jarrutuksessa. Tässä yhteydessä teho-BMS:n on tarjottava korkean suorituskyvyn toimintoja, kuten tasapainotus, lataustilan arviointi ja kennojännitteen valvonta. Lisäksi teho-BMS:n on kyettävä käsittelemään kriittisiä vikoja, kuten katko- tai oikosulkukennoja, häiritsemättä ajoneuvon voimansiirtoa.
Sähköiset tiedot
Energian varastointijärjestelmällä ja tehon BMS:llä on erilaiset sähköiset tiedot. Energian varastointijärjestelmä toimii tyypillisesti pienemmillä virroilla ja jännitteillä kuin teho-BMS, koska kiinteät energian varastointijärjestelmät vaativat alhaisen purkausnopeuden ja suuren kapasiteetin. Esimerkiksi energiaa varastoiva BMS voi toimia 48 V jännitteellä ja käsitellä 100 A virtaa, kun taas teho-BMS voi toimia 800 V jännitteellä ja käsitellä 500 A virtaa sähköautojen suuren virrantarpeen tukemiseksi.
Lisäksi energian varastointi-BMS hyödyntää tyypillisesti passiivisia tasapainotustekniikoita, joissa vastukset tai kondensaattorit lisätään tasapainottamaan kennojen jännitteitä, kun taas teho-BMS käyttää aktiivista tasapainotustekniikkaa, jossa energiaa siirretään kennojen välillä tasapainotettujen kennojännitteiden saavuttamiseksi. Aktiivinen tasapainotus mahdollistaa teho-BMS:n hallita suuria akkuja tehokkaammin, mikä on kriittistä sähköautojen toiminnan kannalta.
Turvamekanismit
Turvallisuus on kriittinen huolenaihe akkusovelluksissa, ja energian varastointijärjestelmässä ja tehonhallintajärjestelmässä käytetään erilaisia turvamekanismeja.
Energiavarastojärjestelmässä on useita turvamekanismeja, kuten ylilataussuoja, ylipurkaussuoja ja lämmönhallinta, jotka varmistavat akun turvallisuuden. Ylilataussuoja saavutetaan valvomalla kennojännitettä ja katkaisemalla latausvirta, kun kennojännite saavuttaa maksimirajan. Ylipurkaussuojaus toteutetaan valvomalla kennon jännitettä ja katkaisemalla kuormitusvirta, kun kennon jännite laskee alle minimirajan. Lämmönhallintaa käytetään akun lämpötilan valvontaan ja säätelyyn, jotta akku ei vaurioidu ylikuumenemisesta.
Power BMS:ssä turvamekanismit on suunniteltu varmistamaan akun turvallinen toiminta dynaamisessa ympäristössä. Eristysvalvonta toteutetaan esimerkiksi akun ja rungon välisten eristysvikojen havaitsemiseksi sähköiskun estämiseksi. Lisäksi vikasietoisella suunnittelulla selvitään kriittisistä vioista, kuten katko- tai oikosulkukennoista, ajoneuvon toimintaa keskeyttämättä. Lopuksi regeneratiiviset jarrupiirit on suunniteltu sieppaamaan jarrutusenergia ja muuttamaan se sähköenergiaksi, joka varastoituu akkuun ajoneuvon tehokkuuden parantamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että energian varastointijärjestelmällä ja tehonhallintajärjestelmällä on erilaiset toiminnot ja sovellukset, mutta niillä on yhteinen tavoite varmistaa akkujen turvallisuus ja suorituskyky. Energy Storage BMS on suunniteltu kiinteisiin energian varastointisovelluksiin, kun taas power BMS on suunniteltu liikkuviin energian varastointisovelluksiin. Energiaa varastoiva BMS toimii pienemmillä virroilla ja jännitteillä ja käyttää passiivista tasapainotustekniikkaa, kun taas power BMS toimii korkeammilla virroilla ja jännitteillä ja käyttää aktiivista tasapainotustekniikkaa. Energiaa varastoivissa BMS- ja teho-BMS-järjestelmissä hyödynnetään erilaisia turvamekanismeja akun turvallisuuden varmistamiseksi eri sovellusympäristöissä. Näiden kahden BMS-tyypin välisten erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää sopivan BMS:n valinnassa tiettyä akkusovellusta varten.