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¿Cómo podemos mejorar la confiabilidad de los sistemas de administración de batería de almacenamiento de energía?
- Apr 08, 2018 -

Los arreglos de baterías grandes se pueden usar como sistemas de respaldo y de almacenamiento de energía continuamente alimentados. Este uso está ganando más y más atención. Los sistemas Powerwall domésticos y comerciales recientemente lanzados por Tesla Motors han demostrado esto. La batería de este tipo de sistema se carga continuamente por la red eléctrica u otra fuente de energía, y luego la energía de CA se suministra al usuario a través del inversor de CC / CA.

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Usar una batería como energía de respaldo no es algo nuevo. Ya hay muchos sistemas de energía de respaldo de batería, como el 120 / 240V AC básico y cientos de watts de computadora de escritorio, sistema de suministro de energía de reserva a corto plazo, barco, automóvil híbrido o tipo completamente eléctrico. El uso de varios miles de vatios de auto especial y sistemas de energía para respaldo de embarcaciones para automóviles, cientos de kilowatts a nivel de red de sistemas de energía de respaldo utilizados en sistemas de telecomunicaciones y centros de datos (ver Figura 1) ... etc. Aunque los avances en la química de la batería y la tecnología de la batería han generado una gran atención, existe una parte igualmente importante de un sistema de respaldo viable y basado en la batería, que es el sistema de administración de la batería (BMS).

La fuente de alimentación de respaldo de acuerdo con la batería es muy adecuada para uso fijo y móvil de varios kilovatios a cientos de kilovatios de potencia y puede suministrar energía de manera confiable y eficiente para una variedad de usos.

Hay muchos desafíos para completar el sistema de administración de la batería para el uso de almacenamiento de energía, y su solución de ninguna manera es simplemente "expandida" desde el sistema de administración de paquetes de baterías pequeños y de baja capacidad. En cambio, se necesitan estrategias nuevas y más sofisticadas y componentes críticos de soporte.

El punto de partida para la batalla es exigir una alta precisión y fiabilidad en la medición de muchos parámetros críticos de la batería. Además, la planificación de los subsistemas debe ser modular para poder personalizar la configuración de acuerdo con las necesidades específicas de uso, pero también para considerar posibles requisitos de extensión, problemas generales de gestión y el mantenimiento necesario.

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El entorno de trabajo de las matrices de almacenamiento más grandes también presenta otros desafíos importantes. En situaciones donde la tensión del inversor es muy alta / la corriente es grande y, por lo tanto, se producen picos de corriente, el BMS también debe suministrar datos precisos y comunes en un entorno eléctrico ruidoso y, a menudo, en un entorno de temperatura muy alta. Además, el BMS también debe proporcionar datos "finos" extensos para las mediciones internas de temperatura del módulo y del sistema, en lugar de un número limitado de totales preliminares porque estos datos son críticos para la carga, el monitoreo y la descarga.

Debido al papel importante de estos sistemas de potencia, su fiabilidad operativa es intrínsecamente importante. Para que esta meta fácil de interpretar se haga realidad, BMS debe garantizar la precisión y exhaustividad de los datos y evaluaciones de salud continuas para que BMS pueda continuar tomando las medidas necesarias. Completar la planificación robusta y la seguridad confiable es un proceso de varios niveles. El BMS debe anticipar posibles problemas para todos los subsistemas, realizar autopruebas y proporcionar detección de fallas, y luego seleccionar las acciones apropiadas en modo de espera y modo de trabajo. El último requisito es que BMS debe cumplir con muchos estándares regulatorios estrictos debido a alto voltaje, alta corriente y alta potencia.

La planificación del sistema convierte los conceptos en resultados del mundo real

Aunque la supervisión de la batería recargable es conceptualmente simple, es suficiente colocar los circuitos de medición de voltaje y corriente en los terminales de la batería. Sin embargo, el BMS real es muy diferente y mucho más complicado.

La planificación robusta comienza con la supervisión general de las baterías, lo que plantea algunos requisitos importantes para imitar la función del circuito. Las lecturas de la batería requieren una precisión de milivoltios y miliamperios, y las mediciones de voltaje y corriente deben sincronizarse para tener en cuenta la potencia. El BMS debe evaluar la efectividad de cada medición porque necesita maximizar la integridad de los datos y el BMS también debe identificar las lecturas erróneas o problemáticas. El BMS no puede ignorar las lecturas inusuales, porque tales lecturas pueden indicar problemas potenciales, pero al mismo tiempo, el BMS no puede actuar sobre la base de datos erróneos.