家庭用エネルギー貯蔵の革命: 効率向上における主要なトレンドとバイパス技術の役割

クリーンかつ持続可能なエネルギーソリューションに対する需要が高まるにつれ、家庭用エネルギー貯蔵システムは急速に進化しています。 バイパステクノロジー は、これらのシステムの効率、信頼性、寿命を向上させる画期的な技術として登場しました。 

家庭用エネルギー貯蔵技術と製品の動向

1. 高容量とモジュール性
   家庭用エネルギー貯蔵バッテリーは、増加する家庭の電力需要を満たすために、より高い容量へと進化しています。さらに、モジュール式バッテリーシステムにより、ユーザーはニーズに応じて柔軟に容量を拡張できます。
2. 統合とオールインワン設計
   現在、家庭用エネルギー貯蔵システムは分割型が主流ですが、将来的にはバッテリーとインバーターを1つのユニットに統合した統合型製品が主流になると考えられます。これにより、設置が簡単になり、システムの互換性が向上し、信頼性が向上します。
3. スマートな管理
   スマートホームやモノのインターネット（IoT）の発展により、家庭用エネルギー貯蔵システムはより高度なバッテリー管理システム (BMS) これらのシステムは、データ分析と人工知能を活用してエネルギー使用を最適化し、消費パターンとグリッド状況に基づいて充電と放電をインテリジェントにスケジュールします。
4. リサイクル性と持続可能性
   将来のエネルギー貯蔵バッテリーは、環境への影響を減らし、リサイクル効率を高めるために、リサイクル性を優先します。さらに、持続可能性を高めるために、一部のシステムでは電気自動車の二次使用バッテリーを採用する可能性があります。

マスタースレーブマルチモジュールバッテリーシステムとバイパステクノロジー

マスタースレーブアーキテクチャは、バッテリー管理システム (BMS) で一般的な構造です。

マスタースレーブアーキテクチャは通常、バッテリー コントロール ユニット (BCU) をマスターとして、複数の モジュール（スレーブ）。マスター ユニットは全体の監視と管理を監督し、スレーブ ユニットは個々のバッテリー モジュール内の電圧、温度、バランス制御を監視します。マルチモジュール バッテリー システムでは、複数のバッテリー セルがモジュールを形成し、複数のモジュールがバッテリー パックに統合されます。この設計により、拡張とメンテナンスが容易になります。

モジュールは独立した置き換えをサポートしているため、異なるモジュールが必然的に存在します。充電状態 (SOC) が混在している可能性があります。時間の経過とともに、使用中に一貫性の問題が発生する可能性もあります。モジュールは直列に接続されているため、SOC の不均衡により、BMS 全体の利用可能な容量が大幅に減少する可能性があります。現在市場に出回っているソリューションの多くはパッシブ バランシング方式を使用していますが、これらの方法は効率が低く、多くのシナリオで顧客の要件を満たすことができません。

この問題に対処するには、バイパス技術 が開発されました。インテリジェントなモジュールストリングスイッチングが可能になり、モジュール容量のバランスを迅速に調整できます。

バイパス テクノロジーとは何ですか? なぜ重要なのですか?

家庭用エネルギー貯蔵システムは、複数のバッテリー モジュールが連携して動作するようになり、ますます複雑になっています。そのため、すべてのモジュールが同期していることを確認することが課題となっています。バイパス テクノロジーは、この問題の解決策です。

バイパス テクノロジーは、モジュールをシステムから自動的に切り替えてすべてのモジュールの充電プロセスのバランスをとることで、モジュール間の充電状態 (SOC) の不均衡を管理するのに役立ちます。これにより、エネルギー損失、パフォーマンスの低下、システムの非効率性などの問題を防ぐことができます。

バイパス関数の実装

下の図は、バイパス機能のためのバッテリー回路設計。従来のマルチモジュールバッテリーシステムと比較して、バイパス有効 システムには、各モジュール内に 2 つの追加コンタクタが含まれています。

• 1 つのコンタクタがバッテリー セル スタックと直列に接続されます。
• もう一方のコンタクタは、バッテリーセルスタックと並列に接続されます。

バイパス機能の動作原理

• The BMS はバッテリーデータを収集します 各モジュールからバイパスのアクティベーションが必要かどうかを判断します。
• The BMS はインバータと相互作用します 充電/放電の開始と電圧調整を制御し、安定した安全なバイパスプロセスを保証します。
• The BMS はバイパス ロジックを評価します 条件を満たすモジュールにバイパス切り替えコマンドを送信します。
• バイパスコマンドを受信すると、モジュールは接触器を制御します バイパス モードを開始または終了します。

バイパスロジックの動作例

テスト設定には以下が含まれます 4 つのバッテリー モジュール インバータに接続され、初期 SOC 値は です。91%、71%、28%、3% それぞれ。バイパスプロセスは次のように動作します:

1. 充電が始まります。

• モジュール 1 は に到達します100% の SOC まず。
• BMSは残りのモジュールのバランス調整が必要であることを検出し、モジュール 1 がバイパス モードに入る.
• 残りの3 つのモジュールが充電を継続します、モジュール 1 の充電が停止します.

2. モジュール 2 が 100% SOC に達します。

• BMSは、残りの2 つのモジュールはさらにバランス調整が必要です.
• モジュール 2 がバイパス モードに入ります、 を許可するモジュール3と4は充電を継続します.

3. モジュール 3 が 100% SOC に達します。

• BMSはを検出しますモジュール 4 はまだバランス調整が必要です.
• モジュール 4 がバイパス モードに入ります、以前に充電されたモジュールバイパスモードを終了し、放電モードに切り替えます.

4.バランス調整が完了しました。

• 3 つの完全に充電されたモジュールは、SOC が一致するまで放電します モジュール 4 の SOC.
• モジュール 1 はバイパス モードを終了します、および 4 つのモジュールすべてが同時に通常の動作を再開します.

The BMS バランス曲線 プロセス全体は以下のとおりです:

とバイパス機能、BMS は迅速なバランス調整を実現します、以下によって引き起こされる問題を解決します:

• 異なる容量のモジュールを混在させます。
• 使用中の SOC の不一致。

これにより、の減少が防止されます。使用可能なエネルギー パフォーマンスの低下を回避します。さらに、バイパスにより が大幅に改善されます。バッテリーの展開、設置、メンテナンスの効率、現代のエネルギー貯蔵システムに不可欠な機能となっています。

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