Kakšno tehnično podporo lahko uporabniki dobijo za prilagojene baterije za shranjevanje energije

Razvoj prilagojenih akumulatorskih sistemov za shranjevanje energije je tehnično zahteven proces. Razdalja med konceptom izdelka – določeno kapaciteto, obliko, napetostno konfiguracijo ali zahtevami za integracijo – in certificiranim, pripravljenim za serijsko proizvodnjo akumulatorskim sistemom vključuje več inženirskih disciplin, preskušanje skladnosti, razvoj proizvodnega procesa ter stalno tehnično sodelovanje. Razumevanje tega, kakšno tehnično podporo ponuja ugleden proizvajalec opreme (OEM) na vsaki stopnji te poti, je bistveno za kupce, ki ocenjujejo, ali lahko dobavitelj resnično izpolni obljube glede prilagojenega razvoja.

Stopnja 1: Inženiring zahtev in ocena izvedljivosti

Prva tehnična podpora, ki jo prejme stranka za izdelavo po meri baterij, je inženiring zahtev. Pred začetkom katerekoli oblikovne dejavnosti inženirski tim izkušenega proizvajalca s kupcem skupaj pretvori poslovne zahteve – potrebe po moči, omejitve namestitve, regulativne trge, delovna okolja in ciljne stroške – v tehnične specifikacije, ki jih je mogoče izdelati in preskusiti.

Prevod teh zahtev je bolj zapleten, kot se na prvi pogled zdi. Če stranka reče »Potrebujem sistem z zmogljivostjo 20 kWh za komercialno uporabo v Nemčiji«, s tem dejansko določa celoten nabor tehničnih zahtev: sistem mora imeti oznako CE, mora biti skladen z IEC 62619, mora imeti napetostni razpon, ki je združljiv z inverterji nemških znamk, odobrenih za uporabo v Nemčiji, mora delovati v temperaturnem obsegu, značilnem za osrednje evropske podnebne razmere, in mora biti dimenzioniran tako, da se prilega standardni evropski infrastrukturi za opremo v strojnih prostorih. Inženirski tim, ki razume tako tehnične kot regulativne dimenzije te zahteve, bo pripravil izvedljivo specifikacijo; tim, ki tega ne razume, bo pripravil načrt, ki ne bo uspel pri certifikaciji ali v fazi namestitve na terenu.

Več kot 60 inženirjev za razvoj in raziskave pri Helioju prinaša v seje za inženiring zahtev to dvojno tehnično in regulativno tekočost, kar zagotavlja, da so posebne specifikacije utemeljene na tem, kar je dejansko izvedljivo in certifikabilno.

Faza 2: Izbor kemije celic in konfiguracije

Izbira kemije celic je najpomembnejša odločitev pri razvoju posebnih baterij. LiFePO4 (litij-železov fosfat) je postal prevladujoča kemija za stacionarne aplikacije za shranjevanje energije zaradi izjemne termične stabilnosti, dolge življenjske dobe ciklov in varnostnega profila. Standardna proizvodna linija Helioja temelji na kemiji LiFePO4, in izkušenosti njegovega inženirskega tima s to kemijo – vključno s posebnimi dobavitelji celic, kakovostnimi razredi in lastnostmi delovanja v različnih temperaturnih območjih – so neposredno uporabne tudi pri projektih za razvoj posebnih rešitev.

Izbira konfiguracije celic – koliko celic je povezanih zaporedno in koliko vzporedno – določa napetost sistema, kapaciteto in notranjo upornost. Izkušnje podjetja Helio s konfiguracijami od 64S1P (HN-HVS5, 10,24 kWh) do 2–19 modulov v zaporedni vezavi (HL605, 51,2–972 V) zagotavljajo referenčno knjižnico preverjenih konfiguracij, ki jih lahko prilagojene projekte uporabijo namesto razvoja iz nič. To znatno zmanjša inženirski čas in tveganje, povezano z razvojem novih konfiguracij.

Stopnja 3: Razvoj arhitekture BMS in komunikacijskega protokola

Sistem za upravljanje baterije je najtehnično zapleten in najbolj razlikujoč del prilagojenega baterijskega sistema. BMS, ki natančno meri napetosti in temperature celic, izvaja logiko zaščitnega izklopa, zanesljivo komunicira z zunanjimi pretvorniki in sistemi za upravljanje ter ohranja zmogljivost skozi tisoče ciklov, je sofisticiran vgrajeni sistem, za katerega je potrebna pomembna inženirska strokovnost pri razvoju in preverjanju.

Za stranke po meri, ki potrebujejo profile komunikacije BMS za integracijo z lastnimi platformami za upravljanje energije, tehnični tim Helio razvija in preizkuša posebno komunikacijsko programsko opremo. Hardverska vmesnika CAN in RS485 sta standardna, vendar je plast komunikacijskega protokola – natančne sporočila, oblike podatkov in strukture ukazov, ki jih pričakuje določen inverter ali platforma za upravljanje energije – prilagodljiva. Ta možnost prilagajanja BMS omogoča, da se baterijski sistem po meri vključi kot domača sestavina širšega izdelkovnega ekosistema kupca namesto kot zunanjega naprave, za katero bi bila potrebna prevajanje protokolov.

Razvoj po meri upravljalnika baterije (BMS) omogoča tudi zahtevno zahtevno zaščitno logiko. Na primer, baterija, zasnovana za uporabo kot pomnilnik v postajah za polnjenje električnih vozil (EV), potrebuje drugačno logiko za obvladovanje vrhnjih moči in toplotnega upravljanja kot baterija, zasnovana za optimizacijo porabe energije v domačih aplikacijah glede na časovne tarife. Razvojna ekipa Helio za BMS lahko te konfiguracije, prilagojene posameznim aplikacijam, izvede kot del procesa razvoja po meri.

Faza 4: Mehanski načrt in inženiring oblike

Ne vse zahteve po prilagojenih baterijah so elektronske. Številne izhajajo iz omejitev namestitvenega okolja: opremna ohišja, ki zahtevajo določeno površino, stenska namestitev, ki mora ustrezati določeni višini in globini, zunanjšnja namestitev, ki zahteva zaščito IP55 ali višjo, ali pa uporaba v prevozu, ki zahteva določene ocene odpornosti proti vibracijam in udarom.

Konstrukcijska ekipa Helio s kupci skupaj razvija mehanske konfiguracije, ki izpolnjujejo te omejitve, hkrati pa ohranjajo izvedljivost proizvodnje in stroškovno učinkovitost. Modularna arhitektura nakladanja standardnih izdelkov Helio zagotavlja preizkušeno mehansko podlago, ki jo je mogoče prilagoditi – širino, globino, višino in načine pritrditve – za posebne aplikacije brez potrebe po popolnoma novem strukturnem inženirstvu.

Prilagoditev oblikovanja ohišja se razteza tudi na arhitekturo toplotnega upravljanja. Za aplikacije, ki zahtevajo delovanje v okoljih z visoko temperaturo okolice, je morda potrebno izboljšano prezračevanje, integracija materialov za spremembo faze ali aktivne hladilne naprave, ki se razlikujejo od standardnih konfiguracij izdelka. Inženirski tim Helio ima izkušnje pri oblikovanju pasivnih in aktivnih rešitev za toplotno upravljanje za širok spekter zahtev glede obratovalnega okolja.

Stopnja 5: Podpora pri certifikaciji in preskušanju skladnosti

Nestandardni baterijski izdelki morajo opraviti enake certifikacijske postopke kot standardni izdelki. Preskušanje varnosti celic po standardu IEC 62619, dokumentacija za označevanje CE, preskušanje za prevoz po UN38.3, preskušanje stacionarnih shranjevalnih sistemov po UL1973 – za vse te certifikacije je potrebno uradno preskušanje v akreditiranih laboratorijih, obsežna dokumentacija ter stalno vzdrževanje skladnosti.

Več kot 20 profesionalnih preskusnih sistemov Helio omogoča izvedbo obsežnih predcertifikacijskih preskusov v hišni izvedbi, preden se vključijo akreditirane zunanje laboratorije. Ta sposobnost domačih preskusov je zelo koristna pri prilagojenem razvoju, saj inženirskim ekipam omogoča, da težave odkrijejo in odpravijo že med ciklusom razvoja namesto, da bi jih – s precejšnjimi stroški – odkrili šele med uradnimi certifikacijskimi preskusi.

Obstoječe certifikacijsko portfelj podjetja Helio predstavlja tudi izhodiščno točko, iz katere je mogoče izpeljati po meri izdelane izdelke z zmanjšanim naporom za certifikacijo. Po meri izdelan izdelek, ki deli glavne komponente in konstrukcijske značilnosti že certificiranega standardnega izdelka, koristi iz tehnične utemeljitve, ki je že bila uveljavljena v izvirni certifikacijski dokumentaciji.

Stopnja 6: Razvoj proizvodnega procesa in podpora razširjanju proizvodnje

Razvoj po meri izdelanih baterij se ne konča z validirano zasnovo – mora biti ponovljiv v serijski proizvodnji z dosledno kakovostjo. Razvoj proizvodnega procesa za po meri izdelano konfiguracijo baterije vključuje določitev postopkov sestavljanja, opredelitev kontrolnih točk kakovosti, določitev protokolov za proizvodne preskuse ter usposabljanje osebja za sestavljanje.

Proizvodna infrastruktura podjetja Helio – usposobljeno osebje za sestavo, profesionalna proizvodna oprema ter letna zmogljivost več kot 200.000 enot – zagotavlja osnovo za razširitev po meri izdelanih konstrukcij od prototipa do serijske proizvodnje brez tveganj, povezanih z vzponom proizvodnje, s katerimi se soočajo manjši dobavitelji. Zgodovina proizvodnje podjetja pri več različnih konfiguracijah izdelkov zagotavlja referenčne podatke o procesih, ki pospešujejo razvoj proizvodnega procesa za po meri izdelane izdelke.

Stopnja 7: Podpora na terenu in neprekinjena tehnična sodelovanja

Tehnična podpora za prilagojene baterijske sisteme se nadaljuje tudi v operativni fazi. Vodenje na terenu nove konfiguracije baterije vključuje navodila za namestitev, podporo pri vzpostavitvi sistema, pomoč pri odpravljanju težav ter stalno upravljanje posodobitev programske opreme. Za kupce, ki na veliko razvijajo prilagojene sisteme v več geografskih regijah, je ta podpora na terenu enako pomembna kot začetna razvojna podpora.

Tehnična ekipa Helio ohranja neposreden stik z naročniki za izvirno razvojno delo skozi faze uvedbe, zagotavlja oddaljeno diagnostično podporo, izdaja poljske obvestila, kadar vzorci delovanja kažejo na nastajajoče težave, ter pripravlja tehnična navodila, ki pomagajo ekipam za namestitev pri maksimiranju zmogljivosti sistema.

Zaključek

Razvoj prilagojenih akumulatorskih sistemov za shranjevanje energije je večstopenjsko tehnično sodelovanje, ki zajema inženirsko določanje zahtev, načrtovanje celic in sistemov za upravljanje akumulatorjev (BMS), mehansko inženirstvo, preskušanje za certifikacijo, razvoj proizvodnje ter podporo na mestu. Globina tehnične podpore, ki je na voljo na vsaki stopnji, določa, ali bo projekt prilagojenega razvoja dosegljal želene rezultate. Kombinacija 60+ raziskovalno-razvojnih inženirjev, 20+ profesionalnih preskusnih sistemov, proizvodnega objekta površine 50.000 m² in izčrpnega portfelja certifikatov, ki jo ponuja Helio, zagotavlja infrastrukturo za tehnično podporo v celotnem spektru, ki jo potrebujejo stranke pri razvoju prilagojenih akumulatorskih sistemov za shranjevanje energije. Za razpravo o vaših zahtevah glede prilagojenih sistemov za shranjevanje energije se obrnite na inženirski tim Helio na naslovu Helioenergy.com.