家庭储能革命：关键趋势和旁路技术在提高效率方面的作用

随着对清洁和可持续能源解决方案的需求不断增长，家庭能源存储系统正在迅速发展。 旁路技术 已成为提高这些系统的效率、可靠性和寿命的革命性因素。 

家庭储能技术和产品趋势

1. 高容量和模块化
   为了满足日益增长的家庭用电需求，家用储能电池正朝着更高容量的方向发展。此外，模块化电池系统允许用户根据需要灵活地扩展容量。
2. 集成和一体化设计
   目前，大多数家庭储能系统都是分体式的，但未来的趋势是将电池和逆变器组合成一个单元的集成产品。这种转变简化了安装，增强了系统兼容性，并提高了可靠性。
3. 智能管理
   随着智能家居和物联网 (IoT) 的发展，家庭储能系统将采用更先进的电池管理系统（BMS）。这些系统将利用数据分析和人工智能来优化能源使用，并根据消费模式和电网状况智能地安排充电和放电。
4. 可回收性和可持续性
   未来的储能电池将优先考虑可回收性，以减少对环境的影响并提高回收效率。此外，一些系统可能会采用电动汽车的二次电池来增强可持续性。

主从多模块电池系统和旁路技术

主从架构是电池管理系统（BMS）中的常见结构。

主从架构通常由电池控制单元 (BCU) 作为主 和多个 模块（从属）. 主单元负责整体监控和管理，从单元负责监控各个电池模块内的电压、温度和均衡控制。在多模块电池系统中，多个电池单元组成一个模块，然后多个模块集成为一个电池组。这种设计方便扩展和维护。

由于模块支持独立替换，因此不可避免地会出现具有不同充电状态 (SOC) 可能会混用。随着时间的推移，使用过程中还可能出现一致性问题。由于模块是串联的，SOC不平衡会显著降低整个BMS的可用容量。目前市场上很多解决方案都采用被动平衡方法，但这些方法效率往往较低，在很多场景下无法满足客户要求。

为了解决这个问题，绕过技术 已开发。它可实现智能模块串切换，从而实现快速模块容量平衡。

什么是旁路技术？它为何如此重要？

随着家庭储能系统变得越来越复杂，多个电池模块协同工作，确保所有模块同步是一项挑战。旁路技术是解决这一问题的解决方案。

旁路技术可自动将模块接入和断开系统，帮助管理模块之间的充电状态 (SOC) 不平衡，从而平衡所有模块的充电过程。这有助于防止能量损失、性能下降和系统效率低下等问题。

绕过函数实现

下图说明了用于旁路功能的电池电路设计。与传统的多模块电池系统相比，启用绕过 系统在每个模块内包含两个附加接触器：

• 一个接触器与电池组串联连接。
• 另一个接触器与电池组并联。

旁路功能工作原理

• The BMS收集电池数据 来自每个模块并确定是否需要绕过激活。
• The BMS与逆变器交互 控制充电/放电启动和电压调节，确保旁路过程稳定、安全。
• The BMS 评估旁路逻辑并向符合条件的模块发送Bypass切换命令。
• 收到绕过命令后，模块控制接触器 进入或退出旁路模式。

旁路逻辑运行示例

测试设置包括四个电池模块 连接至逆变器，初始 SOC 值为 91%、71%、28% 和 3%。Bypass 流程如下：

1. 开始充电。

• 模块 1 到达 100% SOC 第一。
• BMS 检测到剩余模块需要平衡并指示 模块 1 进入旁路模式.
• 其余三个模块继续充电，而 模块1停止充电.

2. 模块 2 达到 100% SOC。

• BMS 确定剩余的两个模块需要进一步平衡.
• 模块 2 进入旁路模式，允许 模块 3 和 4 继续充电.

3. 模块 3 达到 100% SOC。

• BMS 检测到模块 4 仍需要平衡.
• 模块 4 进入旁路模式，而先前已充电的模块退出旁路模式并切换到放电模式.

4. 平衡完成。

• 三个充满电的模块放电直至其 SOC 匹配模块 4 的 SOC.
• 模块 1 退出旁路模式 和 四个模块同时恢复正常运行.

The BMS平衡曲线整个过程如下：

使用 绕过函数，BMS实现快速平衡，解决由以下原因引起的问题：

• 混合不同容量的模块。
• 使用过程中 SOC 不一致。

这可以防止可用能源 并避免性能下降。此外，Bypass 可显著改善 电池部署、安装和维护效率，使其成为现代储能系统中必不可少的功能。

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