并网电池阵列是若何可行的备用电源以及便携电源处置妄想,专用丈量IC可知足配合而重大的储能池监残缺要求 ,确保实现坚贞的电池度及零星功能 。运用大规模电池阵列作为备用以及便携储能装置正受到越来越多的规画关注 ,在这些零星中,零星电池不断经由供电电网或者其余电源充电,中后而后在用户需要时经由DC/AC逆变器将交流电源输送给用户 。退电
本文援用地址:
运用电池作为备用电源并不别致 ,控精良多零星都提供从根基的数据120/240Vac以及数百瓦(用于台式电脑短期备用),到数千瓦备用电源(用于船舶 、若何混合能源车或者纯电动汽车等特种车辆) ,储能池监残缺用于电网规模电信以及数据中间的电池度及备用电源则高达数百千瓦(见图1)。可是规画 ,尽管巨匠普遍关注电池化学技术方面的零星后退 ,但就着实可行的中后电池装置妄想而言 ,电池规画零星(BMS)部份也同样紧张 。
图1.基于电池的备用电源颇为适宜数千瓦至数百千瓦的牢靠以及挪移运用,而且可能在种种运用中提供坚贞实用的电源在实施储能电池规画零星时存在良多挑战 ,其处置妄想不能重大地从小规模、低容量的电池组妨碍扩展 ,而是需要新的 、更重大的策略以及关键反对于组件。
第一个挑战是良多紧张电池电芯参数的丈量需要高精度以及可信度。此外,其子零星必需接管模块化妄想 ,应承凭证运用的详细需要定制配置装备部署 ,并思考可能妨碍的扩展、部份规画下场以及需要的呵护 。
大型存储阵列的使命情景也带来了其余严正挑战 。尽管存在高电压/电流逆变器以及随之发生的电流峰值,BMS依然必需在噪声很大的高温电气情景中提供精确、不同的数据 。此外 ,它还必需提供对于外部模块的大批精确数据以及零星温度丈量 ,这对于充电、监控以及放电至关紧张,而不光仅是提供一些简陋的汇总值 。
由于这些电力零星担当着根基使命使命 ,因此其运行坚贞性至关紧张。为了实现这些目的,BMS必需确保数据的精确性以及残缺性,同时不断妨碍形态评估 ,以即可能不断接管需要的措施 。实现坚贞的妄想以及清静性是一个多级历程,BMS必需预料下场 ,实施自测 ,并对于所有子零星妨碍倾向检测,而后在待机以及操作方式下实施适量的操作。最后,由于高电压 、高电流以及高功率电平 ,BMS必需知足良多严厉的监管尺度。
经由零星妄想将意见转化为实际妄想
尽管监控可充电电池的意见很重大(惟独在电池中间配置电压以及电流丈量电路) ,但BMS的实际情景残缺差距 ,而且要重大良多。
坚贞的妄想首先要周全监控单个电池电芯,这就对于模拟功能有很高的要求 。电芯读数需要精确到毫伏以及毫安 ,电压以及电流丈量必需光阴同步以合计功率。BMS还必需评估每一个丈量值的实用性,需要较大限度地后退数据残缺性 ,同时必需识别过错或者可疑读数。它不能漠视可能表明潜在下场的颇为读数,但同时也不能基于过错的数据接管行动 。
模块化BMS架构可后退安妥性 、可扩展性以及坚贞性 。模块化尚有助于凭证需要在数据链路的分段之间运用阻止,较大限度地削减电气噪声,后退清静性 。此外,搜罗CRC(循环冗余校验)倾向检测以及链路确认协议的先进数据编码格式可确保数据残缺性,以便零星规画功能确信其接管的数据便是发送的数据。
好比,Nuvation Engineering公司(加利福尼从容亚州滑铁卢 、安约莫以及森尼韦尔)开拓的可扩展 、可自界说电池规画零星就接管了上述原则 。实际证实,Nuvation BMS中的电网储能零星以及备用电源配置装备部署妄想颇为乐成,其中坚贞性以及安定性至关紧张。这个现成BMS的中间优势在于其搜罗三个子零星的分层分级拓扑(图2),每一个子零星都具备配合的功能,如图3所示。
图2.Nuvation Engineering电池规画零星是交流电网以及电池电芯阵列之间的接口;它提供先进的电池充电/放电监控以及逆变器功能
图3.Nuvation BMS的三个主要子零星(电池电芯接口、电池货仓操作器 、电源接口)接管模块化分层妄想 ,可在种种功率电平下实现可扩展性、安妥性以及坚贞性
1.电芯接口严厉规画以及监控电池货仓中的每一个电池电芯;零星凭证需要运用尽可能多的电芯接口 ,详细取决于电池货仓的数目。这些接口可凭证电芯数目以菊花链方式衔接,从而使货仓电压削减 。
2.电芯接口衔接到单个货仓操作器 ,该操作器监控以及规画多个电芯接口单元。假如需要,可能将多个货仓操作器衔接在一起,以反对于具备良多并行货仓的大型电池组 。
3.电源接口将货仓操作器衔接到高电压/电流线,同时也是衔接到逆变器/充电器的接口 。它将电池货仓的高电压以及高电流组件与其余模块实现物理以及电气阻止。它还直接从电池货仓为BMS供电,使BMS无需任何外部电源即可运行 。
Nuvation BMS的模块化分层架构反对于高达1250Vdc的电池组电压,运用电芯接口模块,每一个模块都搜罗多达16节电芯 、具备多达48个电芯接口模块的电池货仓,以及搜罗多个并行货仓的电池组 。从用户的角度来看,全部阵列组件作为单个单元规画。
自下而上构建坚贞的妄想
模块化架构 、分层拓扑以及过错感知妄想等因素对于Nuvation BMS的残缺性以及可扩展性是不可或者缺的 ,但这些还不够。乐成的实施需要高功勤勉用模块作为物理根基。
这便是 LTC6804 多电芯电池监控器IC(图4)在Nuvation BMS实施中起关键熏染的原因 。它专为知足BMS零星以及多电芯妄想需要而定制 ,可对于多达12个串联重叠的电池电芯妨碍精确丈量。其丈量输入不以接地作为参考,这大大地简化了这些单元的丈量,而 LTC6804 自己可妨碍重叠与高电压阵列一起运用(它还反对于种种电芯化学特色) 。它提供最大0.033%倾向以及16位分说率,惟独要290μs即可丈量电池货仓中的所有12个电芯 。这种同步电压以及电流丈量对于发生分心义的功率参数合成至关紧张 。
图4.LTC6804多电芯电池监控器IC可对于重叠的电池电芯妨碍精准丈量 ,这是乐成实施BMS的尽头尽管 ,精采的使命台原型机制作情景与在电气以及情景条件倒霉的着实BMS配置比照