大規(guī)模電池陣列用于備用和隨身攜帶的能量儲存技術

特斯拉汽車公司最近發(fā)布的聲明表明，大規(guī)模電池陣列用于備用和隨身攜帶的能量儲存越來越受到關注他們的Powerwall系統(tǒng)用于家庭和辦公室。這些系統(tǒng)中的電池從電力線網格或其他電源連續(xù)充電，然后通過DC/AC逆變器將AC線路電源提供給用戶。

使用電池進行備用電源并不新鮮，許多系統(tǒng)的基本電壓為120/240Vac，數百瓦用于短期臺式電腦備份，數千瓦用于特種車輛，如船舶，混合動力汽車或全電動汽車，高達數百千瓦，用于電網規(guī)模的電信和數據中心備份(見圖1)。然而，盡管電池化學和技術的進步受到了很多關注，但可行的基于電池的安裝的一個同樣重要的部分是其電池管理系統(tǒng)(BMS)。

圖1：基于電池的備份非常適合數千瓦至數百千瓦的固定和移動應用，可在各種應用中提供可靠，有效的電源。

在實施能量存儲電池管理系統(tǒng)時存在許多挑戰(zhàn)，而且他們的解決方案并不是簡單地從小規(guī)模，低容量電池組“擴展”。相反，需要新的和更復雜的策略和關鍵支持組件。

挑戰(zhàn)始于對關鍵電池單元參數的許多測量的高精度和可靠性的需求。此外，設計必須在其子系統(tǒng)中采用模塊化，以便根據應用的特定需求定制配置，以及可能的擴展，整體管理問題和必要的維護。

大規(guī)模存儲陣列也帶來了其他重大挑戰(zhàn)。盡管存在高電壓/電流逆變器和由此產生的電流尖峰，但BMS必須在極其嘈雜的電氣和通常熱的環(huán)境中提供精確，一致的數據。此外，它必須提供有關內部模塊和系統(tǒng)溫度測量的廣泛“細粒度”數據，這些數據對于充電，監(jiān)測和放電至關重要，而不僅僅是一些粗略的聚合值。

由于這些電力系統(tǒng)的基本作用，其運行可靠性本質上至關重要。為了將這個容易陳述的目標變?yōu)楝F實，BMS必須確保數據的準確性和完整性，以及持續(xù)的健康評估，以便它可以持續(xù)采取所需的行動。實現穩(wěn)健的設計和安全是一個多層次的過程，BMS必須預測問題，執(zhí)行自檢，并在所有子系統(tǒng)上提供故障檢測，然后在待機和運行模式下實施適當的操作。作為最終的授權，由于高電壓，電流和功率水平，BMS必須滿足許多嚴格的監(jiān)管標準。