ssb 电池系统解决方案 --5 year warranty 8 year life time--

SSB 电池系统解决方案--5 year warranty 8 year life time--

1

2

风场电池的现状

影响电池寿命的因素

电池诊断和系统分析

电池解决方案电池的选型电池的充电管理环境温度控制电池监控模块 BPMM BPMM 应用

方案配置

Emerson SSB 技术秘密，未经许可不得转让及翻印，不允许引用或转载其内容，违者必究，并须赔偿损失，保留专利及试样注册的所有权。

目录

3

本文未经许可不得转让及翻印，不允许引用或转载其内容，违者必究，并须赔偿损失。保留专利及试样注册的所有权。

中国风机运行电池现状服务人员无法准确的判断电池状态。

风机普遍采用定期的紧急顺桨来测试电池状态 , 但不能准确、有效的获取电池的状态，且影响风机安全 ;

电池寿命普遍比较短，通常低于 2 年 :

充、放电管理不合理，存在过充或充电不足；系统设计不合理，存在电池深度放电或者小电流持续放电 ;

电池环境温度控制不合理，处于低温或者高温环境运行 ;

防震措施不合理 .

4


电池状态分析—风场更换下来的电池

电池数量： 845 pcs

风场区域：东北 , 内蒙古 , 华中地区 , 中国南部，覆盖中国绝大部分气候和海拔区域 .

电池运行时间： 2~5 年 ;

电池的健康状态：绝大部分处于 90%左右 , 对于电池的使用是一种巨大的浪费，电池健康状态处于 60% 以上的可以继续正常使用 .

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

Wind farm replaced batteries status

Serial No.

SOH:%

5


电池状态分析—风机在用电池

电池数量 :498 pcs

风场区域：东北 , 内蒙古 , 华中地区 , 中国南部，覆盖中国绝大部分气候和海拔区域 .

电池运行时间 : 2~4 年；电池健康状态 : 绝大部分健康度处于

80%~90% 左右 , 部分电池处于60%~80% 左右，其中一些电池损坏 , 损坏的电池对于风机的安全性有很大的安全隐患。

0 100 200 300 400 500 6000.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

The status of bateries from running turbine

Serial No.

SOH:%

6





方案配置


目录

7


影响电池寿命的因素 - 温度

From Panasonic spec

8


影响电池寿命的因素 - 温度

低温影响电池寿命！低温时，易造成电池充电不足；

低温时，电池容量下降 WTP 电池最低工作温度 -15⁰C 。

Panasonic spec

9


影响电池寿命的因素 - 放电

放电次数和放电深度影响电池寿命

放电深度放电次数

Comes form battery spec

10


影响电池寿命的因素 - 充电

Comes form battery spec

充电不足和过充电影响电池寿命

充电不足导致电池硫酸盐化；

过充电导致电池失水，加速电池老化。

11

影响电池寿命的因素 - 电池存储管理和更换方法• 推荐存储环境要求

环境温度： -15 to +40℃ ℃ ，最好低于 30℃ 相对湿度： 25% to 85% 存储地点禁止有震动、灰尘、阳光直晒和潮湿情况出现

• 定期重新充电

• 更换风机变桨系统电池组时，应整体更换一个轴的所有电池组。如果仅更换一个轴的部分电池组，则新电池会因内阻低而分

得较小的充电电压，会造成长期充电不足而迅速损坏。可以通过人工检测将健康度相似的还能使用的电池组放在一

个轴内使用。

存储温度重新充电间隔低于 20℃ 9 个月20 ℃ 到 30℃ 6 个月30 ℃ 到 40℃ 3 个月

12





方案配置


目录

13

13


电池诊断和系统诊断电池失效模式分析和诊断 + 系统分析和诊断电池电性能测试和解剖分析 , 确定电池的主要失效模式

硫酸盐化（充电不足、过放电）

失水（高温、不合理的充电电压）

板栅腐蚀（高温、充电电压过高、正常寿命老化 , 系统电路设计不合理）

通过系统电路分析，并结合实际环境应用，确定问题和解决方案。

14





方案配置


目录

15


电池选型—松下 LC-WTP 系列电池

25 6 ℃ 年， 20 10 ℃ 年

通过实际的电池加速寿命测试，证明电池寿命可以达到 6 ~ 8 年。

16

16


电池充电模式• 采用限流恒压式充电方式，即浮充方式；

• 初始最大充电电流 0.15C ；

• 浮充电压根据电池使用环境温度自动补偿调节。

From Panasonic WTP battery spec

17


电池环境温度控制—半导体制冷器

半导体制冷器 . 通过热量搬运，降低电池环境温度至18~23℃范围内，延长电池使用寿命。

18

采用隔热泡棉，可以有效降低电池箱内部温度达 18℃ 左右！18


电池环境温度控制—半导体制冷器

60W_cooling test （ ambient 40℃ ）

19

19


电池环境温度控制– - 加热器和隔热泡棉

• 加热器带有散热风扇，提高加热效率；• 隔热泡棉可以减少电池箱体内环境温度随外部环境温度波动而波动，

延长电池寿命。

轮毂温度带有隔热泡棉的箱体内部温度

10⁰

30⁰

20⁰

20


当前风机所采用的电池状态检测技术

当前风机所采用的电池检测技术采用电池紧急顺桨，检测电池电池电压和顺桨时间来判定电池是否正常，即紧急顺桨法 :

紧急顺桨法是否能够有效检测判定电池状态呢 ?

21


当前风机所采用的电池状态检测技术

From Panasonic WTP battery spec

电池电压和容量对应关系曲线

紧急顺桨时电流大约为 3C 放电，即 21.6A 放电，饱和状态的电池整体放电时间大约为 9 分钟，而顺桨时间大约为 15 秒，此时电池电压基本保持在恒压状态，无法从电压上有效判断电池状态！

如果顺桨时电池电压很低，说明电池已经损坏，可能导致桨叶顺不回去的风险，影响风机的安全。

22Emerson SSB 技术秘密，未经许可不得转让及翻印，不允许引用或转载其内容，违者必究，并须赔偿损失，保留专利及试样注册的所有权。

电池状态监控单元 --BPMM

BPMM 介绍：

BPMM 电池组健康检测模块能够在不干扰风机正常使用的情况下，实现对电池组多项参数的在线检测，获取统电池组的健康状态，并根据预设健康状态报警值进行报警。

1）根据不同电池类型建立不同电池健康状态数学模型；

2）通过单点交流法测试电池组内阻；

3）通过小电流直流放电测试电池组放电过程中三个状态的端电压；

4）综合单点交流内阻 + 直流恒流放电测试数据，根据预建立数学模型综合诊断电池组健康状态，安全性预测准确度100% ；

5）根据电池状态，控制充电器调整充电电压及电流，延长电池寿命。

24

24



BPMM 测量原理：直流恒流放电• 断开充电回路，检测蓄电池的端电压 V1 （浮充电压）；

• 把蓄电池与放电负载相连组成直流放电回路，对蓄电池进行直流放电，测量蓄电池的端电压 V2（恒流放电电压）；

• 放电一定时间后断开直流放电回路，测量蓄电池的端电压 V3（恢复电压）；

• 放电过程中，根据预建立的数学模型，判定电池是否处于健康状态。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26265

270

275

280

285

290

电压 (V)

电池恒流直流放电端电压曲线图

25

25



BPMM 功能：• 在线测量变桨系统电池组端电压，最高到 460VDC ；

• 在线测量电池组的交流内阻，测量范围： 200 ～ 1500mΩ ；

• 预测电池组健康状态，根据测量结果预测电池组的健康状态；

• 预警功能，通过干节点或通讯接口反馈模块本身及电池状态；

• 智能化测量，自动选择测试时间，紧急情况下终止测试；

• 参数化设计，可根据需求灵活设定参数；

• 内置自校准功能，自行修正测量数据；

• 充电循环控制；

• 导轨式或固定螺栓式安装方式可供选择；

• 丰富的通讯接口： USB 、 RS485 、 CAN

26

26


BPMM –- 应用 / 配置

BPMMCharger

1k4 1k5

1k5

1k1 1k2 1k3

Charging

Test circuit

U mode signal

EFC signal

1k4

Discharge load

Accu box 2Accu box 1 Accu box 3

1k1 1k2 1k3

Tem.Sensor Optional

Tem.Sensor Optional

Tem.Sensor Optional

24Vdc +24Vdc -

Source&Sense Temperature input

Charging cycle control

Power input

Four-wire

充电器自动调整充电状态，三个轴循环充电 15 分钟 ; 电池工作于休眠状态，避免电池其它失效模式出现（仅 A+B 失效模式），以提高 BPMM

的测量精度；注： A 失效模式为板栅腐蚀， B 失效模式为活性物质软化。

27

27


BPMM – 应用 / 配置

BPMM 测量数据模型仅应用于松下 WTP127R2 电池 ; 电池需处于浮充状态，浮充信号由充电器提供 ; 测试时需断开充电器、驱动器和以电池为电源的其它用电设备 ; 根据循环充电时间 , 三个轴循环测试 ; 桨叶处于停机位置；针对 A, B 和 A+B 失效模式电池，测量精度高 ; 其它失效模式电池，在保证测量安全的情况下，测试精度略低于其它失效模式电池 .

28





方案配置


目录

29

目标市场

增量市场

• SE wind• DF• Windey• Mingyang• XEMC• CSR• 其它

存量市场

• SSB • Moog • Suzlon • REE • 其它

30

方案配置

全套配置升级不合理线路设计、充电器、半导体致冷器和定制的加热控制系统、 BPMM: 6~8 年

经济配置升级不合理线路设计、充电器、半导体致冷器和定制的加热控制系统 : 5~6 年

基本配置升级不合理线路设计、充电器 : 3~5 年

What we can do for you…

曲吉桢

15820083706 、 053288703723

[email protected]

ssb 电池系统解决方案 --5 year warranty 8 year life time--

Documents