1. BMS (система управления аккумулятором)
Определение: Это "мозг" аккумуляторной системы, отвечающий за мониторинг состояния батареи в режиме реального времени, управление энергией, связь и диагностику, защиту безопасности и контроль балансировки, обеспечивая безопасную, эффективную и долговечную работу аккумуляторной системы.
Примечание:
- BMS состоит как из аппаратного, так и из программного обеспечения.
- Производительность BMS напрямую определяет безопасность, надежность и экономическую эффективность всей системы.
2. SOC (State of Charge) - Проще говоря, оставшаяся емкость.
Определение: Процентное отношение текущей остаточной емкости батареи к ее номинальной емкости, т.е. SOC = (Остаточная емкость / Номинальная емкость) x 100%.
Примечание:
- SOC является ключевой основой для механизмов защиты BMS, стратегий заряда и разряда, управления балансировкой и обратной связи по состоянию.
- Значение SOC оценивается BMS с помощью алгоритма, а не измеряется напрямую. Поэтому точная стратегия оценки SOC имеет первостепенное значение для BMS.
- Формула расчета SOC выглядит следующим образом: SOC = Оставшаяся емкость / Общая емкость. По мере деградации батареи ее максимальная емкость уменьшается. Чтобы более точно отразить текущий остаточный заряд батареи, общая емкость должна быть фактической общей емкостью за текущий срок службы, также известной как емкость в реальном времени. Этот расчетный показатель SOC более точно отражает остаточный заряд батареи, помогая более точно оценить срок службы батареи и другие аспекты, предоставляя пользователям более надежную информацию о питании.
3. Состояние здоровья (SOH)
Определение: Отношение текущей фактической емкости батареи к ее первоначальной номинальной емкости, т.е. SOH = (Текущая фактическая емкость / Первоначальная номинальная емкость) × 100%.
Примечания:
- Это ключевой показатель, измеряющий степень ухудшения характеристик батареи по сравнению с ее исходным состоянием. В первую очередь он отражает ухудшение основных показателей, таких как емкость батареи и внутреннее сопротивление. Пользователи могут интуитивно оценить состояние старения батареи, что дает основу для принятия решений о техническом обслуживании и замене.
- Как и SOC, SOH также оценивается с помощью алгоритма.
- В настоящее время в отрасли принято считать, что SOH на уровне 70% означает конец срока службы системы хранения энергии.
4. DOD (глубина разгрузки)
Определение: Доля разряженной емкости батареи в процентах от ее номинальной емкости, т.е. DOD = (разряженная емкость/номинальная емкость) x 100%.
Примечание:
- Это ключевой индикатор для измерения степени разряда аккумуляторной системы, обеспечивающий визуальное представление о разрядной емкости системы хранения энергии.
- Различные значения DOD также могут влиять на производительность литиевых батарей (по сравнению со свинцово-кислотными батареями, влияние DOD на литиевые батареи гораздо меньше, но его нельзя полностью игнорировать).
5. Скорость заряда/разряда (C-Rate)
Определение: Отношение тока заряда/разряда к номинальной емкости. Например, 0,5C означает зарядку/разрядку током, равным половине емкости батареи.
- Максимальная скорость заряда/разряда представляет собой верхний предел допустимой емкости системы хранения энергии. Однако на практике это значение не всегда поддерживается; максимальная скорость заряда/разряда определяется фактическим спросом.
- Скорость заряда/разряда наглядно представляет максимальную емкость системы хранения энергии. Рабочая емкость всей системы хранения энергии служит важной основой для подбора мощности устройства.
- Системы хранения энергии в основном имеют температуру 0,5C, в то время как 1C чаще всего используется для услуг частотной и амплитудной модуляции.
- Максимальная скорость заряда и разряда элемента батареи указывает на его емкость. BMS может переопределять это значение в зависимости от фактических потребностей, чтобы определить емкость системы накопления энергии.
6. Счетчик циклов
Количество циклов является основной метрикой для измерения срока службы системы хранения энергии. Однако в настоящее время большинство продуктов, представленных на рынке, имеют неоднозначные определения, оценки и экспериментальные данные по количеству циклов. Только понимая основы подсчета циклов, мы можем судить о качестве системы хранения энергии или, что более точно, определить, является ли маркетинг продукта мошенническим.
В данной статье анализируются соответствующие положения "GB/T 36276-2023 Литий-ионные батареи для хранения энергии":
"Циклы заряда и разряда при номинальной мощности" определяются как гарантированное количество циклов, при которых энергия батареи снижается до номинального значения в заданных условиях при циклическом заряде и разряде при номинальной мощности.
Этот национальный стандарт устанавливает критерии для проведения циклических испытаний, но не дает четкого определения количества циклов, необходимых для определения срока службы. Это дает возможность многим производителям систем хранения энергии искажать данные о количестве циклов.
Определение количества циклов включает в себя три ключевых элемента:
В заданных условиях:
- Температура окружающей среды: Обычно предполагается, что температура ячейки составляет 25±2°C. На практике постоянный контроль температуры труднодостижим, и он может отличаться от условий испытаний.
- Напряжение отключения при заряде и разряде: Согласно соответствующим данным, напряжение отключения при заряде и разряде для энергоаккумулирующих элементов составляет 2,5-3,65 В. Для разных батарейных модулей этот показатель различен: 2,7-3,65 В - наиболее распространенное, но также встречаются 2,8-3,55 В и 2,8-3,6 В.
- Определение цикла: Полный заряд и разряд (емкость разряда = номинальной емкости) составляет один цикл. Некоторые распространенные неоднозначные описания включают:
- DOD 90%, количество циклов 10 000: Определяется ли разрядная емкость при DOD 90% как рабочая емкость системы хранения энергии? Если она основана на рабочей емкости при 90% DOD, определено ли количество циклов?
- 10 000 циклов: Это совершенно двусмысленное условие испытания, в котором не указана глубина разряда или используется ли номинальная емкость в качестве суммарного цикла.
- Проверяется ли количество циклов для элемента, модуля, блока батарей или системы хранения энергии?
Номинальная мощность циклического заряда и разряда:
Различные мощности заряда и разряда также могут повлиять на количество циклов работы батареи. Например, для одной и той же системы хранения энергии количество циклов, полученных при заряде и разряде 0,5C и при заряде и разряде 0,2C, будет определенно отличаться.
Гарантированное значение затухания:
Такие распространенные значения, как 70% SOH и 80% SOH, которые определяют состояние здоровья в конце срока службы батареи, могут существенно повлиять на количество циклов.
Компания Mate Solar считает, что количество циклов работы систем хранения энергии редко основывается на эмпирических данных; выводы часто делаются на основе теоретических экспериментов. Некоторые производители преувеличивают или путают заявления. Конечные пользователи должны быть бдительными, полностью понимать ситуацию заранее и четко определять гарантийные соглашения, чтобы защитить свои интересы.
Трехуровневая архитектура BMS
7. BMU (блок управления батареей): Общее название, не имеющее строгого, стандартизированного наименования.
BMU обычно устанавливается внутри батарейного блока. Его основная функция - сбор данных о напряжении и температуре элементов в блоке и реализация стратегий балансировки батареи.
8. BCMU (блок управления кластером батарей): Общее название, не имеющее строгого, стандартизированного наименования. Также известно как BCU/ESBCM.
Блок BCMU часто устанавливается внутри высоковольтного защитного бокса. Его основная функция - сбор информации от BMU первого уровня, сбор данных о напряжении, токе и изоляции блока батарей, а также управление контакторами защиты блока батарей.
9. BSMU (блок управления стеком аккумуляторов): Блок управления аккумуляторной системой (BSU), широко известный как блок управления аккумуляторной системой (BSU), не имеет строгого единого стандарта. Его могут называть BSU, ESMU, BAMS или BAU.
Чаще всего он устанавливается в распределительном шкафу батарейного блока. Его основная функция - сбор, хранение и отображение информации, передаваемой блоком BCMU второго уровня. Он также обеспечивает сигнализацию в реальном времени, управление главным выключателем, обратную связь с контактами, связь в реальном времени с PCS, EMS и мониторинг на месте.