Revolutionierung der Energiespeicherung im Haushalt: Wichtige Trends und die Rolle der Bypass-Technologie bei der Verbesserung der Effizienz

Angesichts der wachsenden Nachfrage nach sauberen und nachhaltigen Energielösungen entwickeln sich Energiespeichersysteme für Privathaushalte rasant weiter. Bypass-Technologie hat sich als bahnbrechende Neuerung bei der Verbesserung der Effizienz, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit dieser Systeme erwiesen. 

Trends bei Technologien und Produkten zur Energiespeicherung im Privatbereich

1. Hohe Kapazität und Modularität
   Die Kapazität von Heimspeicherbatterien wird immer höher, um den steigenden Strombedarf der Haushalte zu decken. Darüber hinaus ermöglichen modulare Batteriesysteme den Benutzern, die Kapazität flexibel nach Bedarf zu erweitern.
2. Integration und All-in-One-Design
   Derzeit sind die meisten Energiespeichersysteme für Privathaushalte Split-Systeme, aber zukünftige Trends deuten auf integrierte Produkte hin, die Batterien und Wechselrichter in einer einzigen Einheit vereinen. Dieser Wandel vereinfacht die Installation, verbessert die Systemkompatibilität und steigert die Zuverlässigkeit.
3. Intelligente Verwaltung
   Mit der Entwicklung intelligenter Häuser und des Internets der Dinge (IoT) werden Energiespeichersysteme für Privathaushalte immer fortschrittlichere Batteriemanagementsysteme (BMS). Diese Systeme nutzen Datenanalyse und künstliche Intelligenz, um den Energieverbrauch zu optimieren und das Laden und Entladen auf der Grundlage von Verbrauchsmustern und Netzbedingungen intelligent zu planen.
4. Recyclingfähigkeit und Nachhaltigkeit
   Zukünftige Energiespeicherbatterien werden vor allem recycelbar sein, um die Umweltbelastung zu verringern und die Recyclingeffizienz zu steigern. Darüber hinaus könnten einige Systeme Second-Life-Batterien aus Elektrofahrzeugen verwenden, um die Nachhaltigkeit zu verbessern.

Master-Slave-Mehrmodul-Batteriesystem und Bypass-Technologie

Eine Master-Slave-Architektur ist eine gängige Struktur in Batteriemanagementsystemen (BMS).

Die Master-Slave-Architektur besteht typischerweise aus einem Batteriesteuergerät (BCU) als Master und mehrere Module (Slaves). Die Master-Einheit übernimmt die Gesamtüberwachung und -verwaltung, während die Slave-Einheiten für die Überwachung von Spannung, Temperatur und Ausgleichssteuerung innerhalb der einzelnen Batteriemodule verantwortlich sind. In einem Batteriesystem mit mehreren Modulen bilden mehrere Batteriezellen ein Modul, und mehrere Module werden dann in einen Batteriesatz integriert. Dieses Design erleichtert die Erweiterung und Wartung.

Da Module unabhängigen Ersatz unterstützen, ist es unvermeidlich, dass Module mit unterschiedlichen Ladezustand (SOC) kann gemischt werden. Im Laufe der Zeit können während der Nutzung auch Konsistenzprobleme auftreten. Da Module in Reihe geschaltet sind, können SOC-Ungleichgewichte die verfügbare Kapazität des gesamten BMS erheblich reduzieren. Viele aktuelle Marktlösungen verwenden passive Ausgleichsmethoden, diese haben jedoch oft eine geringe Effizienz und erfüllen in vielen Szenarien nicht die Kundenanforderungen.

Um dieses Problem zu beheben, Bypass-Technologie wurde entwickelt. Es ermöglicht die intelligente Modulstrangumschaltung und damit einen schnellen Ausgleich der Modulkapazität.

Was ist Bypass-Technologie und warum ist sie wichtig?

Da Energiespeichersysteme für Privathaushalte immer komplexer werden und mehrere Batteriemodule zusammenarbeiten, ist es eine Herausforderung, sicherzustellen, dass alle Module synchron sind. Die Bypass-Technologie ist die Lösung für dieses Problem.

Bypass-Technologie hilft bei der Bewältigung von Ungleichgewichten des Ladezustands (SOC) zwischen Modulen, indem sie diese automatisch in das System ein- und ausschaltet und so den Ladevorgang über alle Module hinweg ausbalanciert. Dies hilft, Probleme wie Energieverlust, Leistungsabfall und Systemineffizienz zu vermeiden.

Implementierung der Bypass-Funktion

Das folgende Diagramm veranschaulicht die Batterieschaltungsdesign für Bypass-Funktionalität. Im Vergleich zu herkömmlichen Batteriesystemen mit mehreren Modulen ist ein Bypass aktiviert Das System umfasst zwei zusätzliche Schütze in jedem Modul:

• Ein Schütz ist in Reihe mit dem Batteriezellenstapel geschaltet.
• Das andere Schütz ist parallel zum Batteriezellenstapel geschaltet.

Funktionsprinzip der Bypass-Funktion

• Die BMS sammelt Batteriedaten von jedem Modul und bestimmt, ob eine Bypass-Aktivierung erforderlich ist.
• Die BMS interagiert mit dem Wechselrichter zur Steuerung des Lade-/Entladebeginns und der Spannungsregulierung, um einen stabilen und sicheren Bypass-Prozess zu gewährleisten.
• Die BMS wertet Bypass-Logik aus und sendet Bypass-Schaltbefehle an Module, die die Bedingungen erfüllen.
• Nach dem Empfang des Bypass-Befehls Modul steuert die Schütze, um den Bypass-Modus zu aktivieren oder zu beenden.

Beispiel für die Funktionsweise der Bypass-Logik

Ein Testaufbau umfasst vier Batteriemodule verbunden mit einem Wechselrichter, mit anfänglichen SOC-Werten von 91 %, 71 %, 28 % und 3 % bzw. Der Bypass-Prozess funktioniert wie folgt:

1. Der Ladevorgang beginnt.

• Modul 1 erreicht 100 % SOC zuerst.
• Das BMS erkennt, dass die verbleibenden Module ausgeglichen werden müssen und weist Modul 1 wechselt in den Bypass-Modus.
• Die übrigen Drei Module laden weiter, während Modul 1 stoppt den Ladevorgang.

2. Modul 2 erreicht 100 % SOC.

• Das BMS stellt fest, dass die verbleibenden Zwei Module müssen noch weiter ausgeglichen werden.
• Modul 2 wechselt in den Bypass-Modus, wodurch Module 3 und 4 laden weiter.

3. Modul 3 erreicht 100 % SOC.

• Das BMS erkennt, dass Modul 4 muss noch ausgeglichen werden.
• Modul 4 wechselt in den Bypass-Modus, während zuvor geladene Module Bypass-Modus beenden und in den Entlademodus wechseln.

4. Der Ausgleich ist abgeschlossen.

• Die drei vollständig geladenen Module entladen sich, bis ihr SOC übereinstimmt SOC von Modul 4.
• Modul 1 verlässt den Bypass-Modus und alle vier Module nehmen gemeinsam den Normalbetrieb wieder auf.

Die BMS-Ausgleichskurve Der gesamte Vorgang wird unten angezeigt:

Mit dem Bypass-Funktion, das BMS sorgt für schnellen Ausgleich, Beheben von Problemen, die verursacht werden durch:

• Mischen von Modulen unterschiedlicher Kapazität.
• SOC-Inkonsistenzen während der Nutzung.

Dadurch wird eine Reduzierung von nutzbare Energie und vermeidet Leistungseinbußen. Darüber hinaus verbessert Bypass deutlich Effizienz bei Einsatz, Installation und Wartung von Batterien und ist damit ein unverzichtbares Merkmal moderner Energiespeichersysteme.

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Energiespeichersystem für Privathaushaltes