Γιατί τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και BMS χρησιμοποιούν οπτικές ίνες;

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας συνδυάζουν στοίβες μπαταριών υψηλής τάσης, ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης μπαταριών, εξοπλισμό μετατροπής ισχύος και συστήματα ελέγχου χαμηλής τάσης μέσα στην ίδια ηλεκτρική αρχιτεκτονική. Αυτά τα μέρη δεν λειτουργούν πάντα με το ίδιο ηλεκτρικό δυναμικό και συχνά βρίσκονται κοντά σε κυκλώματα μεταγωγής υψηλού ρεύματος που παράγουν σημαντικό ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο.

Για το λόγο αυτό, η επικοινωνία μέσα σε ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας δεν είναι μόνο ζήτημα ταχύτητας δεδομένων ή πρωτοκόλλου. Σε πολλές τοποθεσίες, οι μηχανικοί πρέπει επίσης να αποφασίσουν πώς οι πληροφορίες μπορούν να διασταυρωθούν μεταξύ ηλεκτρικά διαχωρισμένων περιοχών χωρίς να δημιουργούν ανεπιθύμητες διαδρομές ρεύματος, βρόχους γείωσης ή παρεμβολές κοινής λειτουργίας.

Η επικοινωνία με οπτικές ίνες παρέχει έναν τρόπο για να διασχιστούν αυτά τα όρια, επειδή το σήμα ταξιδεύει ως φως και όχι ως ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός αγώγιμου καλωδίου. Αυτό καθιστά την ίνα ιδιαίτερα χρήσιμη όπου η γαλβανική απομόνωση, η μειωμένη ευαισθησία της διαδρομής επικοινωνίας σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές ή ο διαχωρισμός μεταξύ των τομέων ελέγχου υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης είναι σημαντική.

Επομένως, το ερώτημα της μηχανικής δεν είναι απλώς, "Πρέπει ένα BMS να χρησιμοποιεί ίνες;"

Μια καλύτερη ερώτηση είναι:πού περιέχει το σύστημα ένα όριο απομόνωσης και ποιος τύπος σύνδεσης επικοινωνίας είναι ο καταλληλότερος πέρα ​​από αυτό το όριο;

Γιατί τα συστήματα BMS και αποθήκευσης ενέργειας χρειάζονται ηλεκτρική απομόνωση;

Η ηλεκτρική απομόνωση BMS αναφέρεται στον διαχωρισμό των κυκλωμάτων επικοινωνίας ή ελέγχου που λειτουργούν σε διαφορετικά ηλεκτρικά δυναμικά ενώ παράλληλα επιτρέπουν τη διέλευση πληροφοριών μεταξύ τους. Ο στόχος είναι να αποτραπεί η ανεπιθύμητη ροή ρεύματος μέσω της διαδρομής επικοινωνίας, επιτρέποντας ταυτόχρονα τη διέλευση πληροφοριών μεταξύ ηλεκτρικών περιοχών χωρίς να συνδέονται άμεσα οι τοπικές ηλεκτρικές αναφορές τους μεταξύ τους.

Αυτή η απαίτηση προέρχεται απευθείας από την ηλεκτρική δομή ενός πακέτου μπαταριών υψηλής τάσης.

Οι στοίβες μπαταριών υψηλής τάσης δημιουργούν πολλαπλούς τομείς ηλεκτρικού δυναμικού

Μια μπαταρία υψηλής τάσης κατασκευάζεται συνήθως συνδέοντας πολλές κυψέλες ή μονάδες σε σειρά. Αν και αυτό δημιουργεί την απαιτούμενη τάση πακέτου, σημαίνει επίσης ότι διαφορετικά μέρη της στοίβας βρίσκονται σε διαφορετικά ηλεκτρικά δυναμικά σε σχέση με τη γείωση του συστήματος.

Ένα κύκλωμα παρακολούθησης που συνδέεται με μια ομάδα κυψελών κοντά στο κάτω μέρος της στοίβας μπορεί να λειτουργεί κοντά στο δυναμικό του κατώτερου πακέτου. Ένα άλλο κύκλωμα παρακολούθησης που βρίσκεται πολύ ψηλότερα στην αλυσίδα σειράς μπορεί να επιπλέει με σημαντικά υψηλότερο δυναμικό.

Από την άποψη της μέτρησης, και τα δύο κυκλώματα μπορεί να εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες, όπως η ανάγνωση της τάσης, της θερμοκρασίας ή των διαγνωστικών πληροφοριών κυψέλης. Ηλεκτρικά, όμως, δεν αναφέρονται στο ίδιο δυναμικό.

Πολλαπλοί τομείς ηλεκτρικού δυναμικού μέσα σε μια στοίβα μπαταριών υψηλής τάσης

Αυτό δημιουργεί ένα θεμελιώδες πρόβλημα σχεδιασμού BMS. Οι πληροφορίες πρέπει να κινούνται μέσω της στοίβας μπαταριών και τελικά να φτάσουν σε έναν κεντρικό ελεγκτή, αλλά τα ηλεκτρονικά που εμπλέκονται μπορεί να ανήκουν σε διαφορετικούς τομείς τάσης.

Ως εκ τούτου, πολλές αρχιτεκτονικές BMS χρησιμοποιούν στοιβαγμένες συσκευές παρακολούθησης, απομονωμένες σειριακές διεπαφές, ζεύξεις με μετασχηματιστή, απομονωμένο CAN ή άλλες μεθόδους για την ασφαλή μετακίνηση δεδομένων μεταξύ τομέων.

Η ίνα είναι μια άλλη επιλογή όταν η ίδια η διαδρομή επικοινωνίας πρέπει να παραμείνει ηλεκτρικά μη αγώγιμη.

Το όριο απομόνωσης μεταξύ ηλεκτρονικών από την πλευρά της μπαταρίας και ελεγκτών χαμηλής τάσης

Το πιο σημαντικό σημείο δεν είναι ότι η μπαταρία είναι "υψηλής τάσης" με μια γενική έννοια. Το σημαντικό σημείο είναι όπου ένας ηλεκτρικός τομέας πρέπει να επικοινωνεί με έναν άλλο.

Για παράδειγμα, ένα τμήμα παρακολούθησης μπαταρίας μπορεί να επιπλέει με τη στοίβα μπαταρίας ενώ ο κεντρικός ελεγκτής BMS λειτουργεί από μια παροχή χαμηλής τάσης που αναφέρεται στο πλαίσιο ή τη γείωση ελέγχου.

Ομοίως, ένα ράφι μπαταρίας, ένα σύστημα μετατροπής ισχύος και ένας εποπτικός ελεγκτής μπορεί να έχει το καθένα τους δικούς του τομείς γείωσης και τροφοδοσίας.

Κάθε φορά που μια ζεύξη επικοινωνίας διασχίζει ένα από αυτά τα όρια, η διεπαφή πρέπει να σχεδιάζεται έτσι ώστε η κανονική επικοινωνία να μην μετατρέπεται ακούσια σε μια διαδρομή για ρεύμα κοινής λειτουργίας ή ενέργεια σφάλματος.

Αυτός είναι ο ρόλος της γαλβανικής απομόνωσης.

Από πού προέρχονται οι διαφορές EMI και δυναμικού εδάφους στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας;

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας περιέχουν περισσότερα από στοιχεία μπαταρίας και ηλεκτρονικά συστήματα παρακολούθησης. Περιλαμβάνουν επίσης επαφές, διαύλους DC, στάδια DC/DC, εξοπλισμό PCS, μετατροπείς, οδηγούς πύλης, βοηθητικά τροφοδοτικά, συστήματα ψύξης και εξωτερικά δίκτυα ελέγχου.

Πολλά από αυτά τα κυκλώματα αλλάζουν σημαντική τάση και ρεύμα σε υψηλή ταχύτητα.

Αυτό δημιουργεί ένα ηλεκτρικά απαιτητικό περιβάλλον επικοινωνίας.

Θόρυβος μεταγωγής PCS, διαφορά δυναμικού γείωσης και παρεμβολές επικοινωνίας

Τα ηλεκτρονικά ηλεκτρικά συστήματα γρήγορης εναλλαγής παράγουν θόρυβο κοινής λειτουργίας

Ένα PCS ή ένας μετατροπέας λειτουργεί με ταχεία εναλλαγή συσκευών ημιαγωγών όπως IGBT ή SiC MOSFET. Αυτές οι μεταβάσεις μεταγωγής δημιουργούν μεγάλες και γρήγορες αλλαγές στην τάση και το ρεύμα.

Στο πραγματικό υλικό, η παρασιτική χωρητικότητα και η επαγωγή είναι πάντα παρόντες.

Όταν η τάση αλλάζει γρήγορα, το ρεύμα μετατόπισης μπορεί να ρέει μέσω παρασιτικών χωρητικοτήτων. Όταν το ρεύμα αλλάζει γρήγορα, οι αδέσποτες επαγωγές μπορούν να δημιουργήσουν πρόσθετες διαταραχές τάσης. Μαζί, αυτά τα εφέ συμβάλλουν στον θόρυβο κοινής λειτουργίας και διαφορικής λειτουργίας.

Το αποτέλεσμα δεν είναι ότι κάθε σύνδεση ηλεκτρικής επικοινωνίας θα αποτύχει. Οι σωστά σχεδιασμένες CAN, RS-485, SPI και άλλες ηλεκτρικές διεπαφές μπορούν να λειτουργήσουν αξιόπιστα σε σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Ωστόσο, ο σχεδιαστής επικοινωνίας πρέπει να διαχειρίζεται πολλούς παράγοντες ταυτόχρονα:

• τάση κοινής λειτουργίας,

• γείωση,

• θωράκιση,

• δρομολόγηση καλωδίων,

• λήξη,

• βαθμολογία απομόνωσης,

• παροδική ανοσία,

• και φυσικός διαχωρισμός από αγωγούς ισχύος.

Αυτά τα φαινόμενα είναι ιδιαίτερα σημαντικά σε ηλεκτρονικά κυκλώματα ισχύος με γρήγορες μεταβάσεις τάσης και ρεύματος.

Η διαφορά δυναμικού εδάφους μπορεί να γίνει μέρος του προβλήματος επικοινωνίας

Δύο κομμάτια εξοπλισμού δεν έχουν απαραίτητα ακριβώς το ίδιο δυναμικό εδάφους.

Ένα ράφι μπαταρίας, ντουλάπι PCS, πίνακας ελέγχου ή τηλεχειριστήριο μπορεί να συνδεθεί μέσω διαφορετικών διαδρομών γείωσης. Τα μεγάλα ρεύματα, η σύνθετη αντίσταση του καλωδίου, οι μεταβατικές αλλαγές ή ο φυσικός διαχωρισμός μπορούν να προκαλέσουν διαφορές τάσης μεταξύ των ονομαστικών σημείων γείωσης.

Εάν το μέσο επικοινωνίας περιέχει μια αγώγιμη διαδρομή μεταξύ αυτών των θέσεων, μέρος αυτής της διαφοράς τάσης μπορεί να εμφανιστεί στη διεπαφή επικοινωνίας.

Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο εμφανίζονται βρόχοι γείωσης.

Ένα χάλκινο σύστημα επικοινωνίας μπορεί ακόμα να απομονωθεί χρησιμοποιώντας απομονωμένους πομποδέκτες ή άλλες συσκευές γαλβανικής απομόνωσης. Επομένως, το ζήτημα δεν είναι απλώς «χαλκός έναντι ινών».

Η διαφορά είναι ότι ένα καλώδιο ινών δεν παρέχει ηλεκτρικό αγωγό μεταξύ των δύο ακραίων σημείων εξαρχής.

Τι αλλάζει η απομόνωση οπτικών ινών στο φυσικό στρώμα;

Η κύρια αξία της απομόνωσης οπτικών ινών είναι απλή:το μέσο επικοινωνίας δεν άγει ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ των δύο τελικών σημείων.

Τα ηλεκτρικά δεδομένα μετατρέπονται σε φως στον πομπό. Το οπτικό σήμα ταξιδεύει μέσω της ίνας. Στο άκρο λήψης, το φως μετατρέπεται ξανά σε ηλεκτρικό σήμα.

Επειδή το ίδιο το καλώδιο είναι μη αγώγιμο, ο πομπός και ο δέκτης μπορούν να λειτουργήσουν σε διαφορετικούς ηλεκτρικούς τομείς χωρίς να δημιουργήσουν μια μεταλλική διαδρομή σήματος μεταξύ τους.

Copper Communication vs Fiber Optic Isolation

Το Fiber αφαιρεί την αγώγιμη διαδρομή σήματος

Σε μια χάλκινη ζεύξη, τα ηλεκτρικά σήματα εξαρτώνται από τις σχέσεις τάσης ή ρεύματος μεταξύ των αγωγών.

Σε μια σύνδεση ινών, οι πληροφορίες μεταφέρονται οπτικά μέσω του πυρήνα της ίνας.

Αυτή η φυσική διαφορά παράγει πολλές χρήσιμες συνέπειες.

Πρώτον, η ίνα δεν δημιουργεί μια γαλβανική σύνδεση μεταξύ των δύο ηλεκτρικών περιοχών.

Δεύτερον, το ρεύμα βρόχου γείωσης με τη μεσολάβηση καλωδίου δεν μπορεί να ρέει μέσω της οπτικής διαδρομής.

Τρίτον, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία δεν επάγουν τάση σήματος στην ίνα με τον ίδιο τρόπο που μπορούν στους μεταλλικούς αγωγούς.

Αυτό καθιστά τις οπτικές ζεύξεις ιδιαίτερα ελκυστικές γύρω από συστήματα μεταγωγής υψηλής τάσης, ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία και ηλεκτρικά διαχωρισμένες περιοχές ελέγχου.

Γιατί αυτό βοηθά με βρόχους γείωσης και παρεμβολές κοινής λειτουργίας

Τα προβλήματα κοινής λειτουργίας συχνά γίνονται δύσκολα όταν ένας δέκτης επικοινωνίας πρέπει να ανεχθεί διαφορές τάσης μεταξύ της τοπικής ηλεκτρικής αναφοράς του και της αναφοράς από την πλευρά του πομπού.

Η ίνα αλλάζει αυτήν την κατάσταση επειδή το οπτικό καλώδιο μεταφέρει πληροφορίες χωρίς να απαιτείται η σύνδεση των δύο ηλεκτρικών παραπομπών.

Αντί να σχεδιάσει τη διασύνδεση του καλωδίου ώστε να ανέχεται μια μεγάλη τάση κοινής λειτουργίας, ο σχεδιαστής μπορεί να διαχωρίσει τους ηλεκτρικούς τομείς και να μεταφέρει μόνο τις πληροφορίες οπτικά.

Αυτό μπορεί να απλοποιήσει την απομόνωση σε φυσικά διαχωρισμένο εξοπλισμό, ιδιαίτερα όταν το καλώδιο διέρχεται από περιοχές με ηλεκτρικό θόρυβο.

Ωστόσο, η οπτική σύνδεση απομονώνει μόνο τη διαδρομή επικοινωνίας.

Τα ηλεκτρονικά του πομπού, τα ηλεκτρονικά του δέκτη, τα τροφοδοτικά, η διάταξη PCB, το ερπυσμό και το διάκενο, η γείωση, η προστασία από υπερτάσεις και η σχεδίαση EMC πρέπει να κατασκευαστούν σωστά.

Επομένως, οι ίνες δεν καθιστούν ολόκληρο το BMS ή το PCS ανοσία στο EMI. Αφαιρεί μια σημαντική αγώγιμη διαδρομή ζεύξης.

Το Fiber δεν αντικαθιστά κάθε άλλη μέθοδο απομόνωσης

Οι ψηφιακοί απομονωτές, οι απομονωμένοι πομποδέκτες CAN, οι απομονωμένες διεπαφές RS-485, η επικοινωνία με σύζευξη μετασχηματιστή, οι οπτικοί συζεύκτες και η χωρητική ή μαγνητική απομόνωση παραμένουν έγκυρες επιλογές μηχανικής.

Για σύντομη απομόνωση σε επίπεδο PCB, αυτές οι προσεγγίσεις μπορεί να είναι απλούστερες και πιο οικονομικές από την εγκατάσταση ενός οπτικού πομποδέκτη και καλωδίου ινών.

Η ίνα γίνεται πιο ελκυστική όταν το όριο απομόνωσης εκτείνεται σε ένα φυσικό καλώδιο, όταν οι δύο τομείς είναι φυσικά διαχωρισμένοι ή όταν η διαδρομή επικοινωνίας διέρχεται από ένα ισχυρό περιβάλλον EMI.

Η σωστή τεχνολογία εξαρτάται από τη φυσική θέση του φράγματος απομόνωσης και τις απαιτήσεις της διαδρομής επικοινωνίας.

Πού μπορούν να χωρέσουν οι σύνδεσμοι οπτικών ινών σε μια αρχιτεκτονική BMS ή αποθήκευσης ενέργειας;

Η ίνα δεν χρειάζεται να αντικαταστήσει κάθε ζεύξη επικοινωνίας μέσα σε ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας.

Ο ισχυρότερος ρόλος του είναι συνήθως σε τοποθεσίες όπου ο ηλεκτρικός διαχωρισμός παρέχει σαφή τιμή σε επίπεδο συστήματος.

Όπου οι σύνδεσμοι ινών ταιριάζουν σε μια αρχιτεκτονική BMS και αποθήκευσης ενέργειας

Μπαταρία Rack ή Module Communication

Μέσα σε ένα ράφι μπαταρίας ή ντουλάπι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σύντομοι οπτικοί σύνδεσμοι μεταξύ ελεγκτών ή μονάδων παρακολούθησης όταν απαιτείται ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ των τμημάτων του συστήματος.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν τα ηλεκτρονικά είναι κατανεμημένα σε διαφορετικούς τομείς τάσης.

Η απαιτούμενη απόσταση μπορεί να είναι μόνο λίγα μέτρα ή αρκετές δεκάδες μέτρα, αλλά η σύνδεση μπορεί να εξακολουθεί να επωφελείται από τον πλήρη ηλεκτρικό διαχωρισμό.

Για αυτές τις εφαρμογές, οι συμπαγείς βιομηχανικές οπτικές ζεύξεις μπορεί να είναι πιο σχετικές από τα δίκτυα ινών μεγάλων αποστάσεων τύπου τηλεπικοινωνιών.

Σύστημα μπαταρίας σε PCS ή κεντρικό ελεγκτή

Μια άλλη σημαντική θέση είναι το όριο επικοινωνίας μεταξύ του συστήματος μπαταρίας και του PCS ή του εποπτικού ελεγκτή.

Η πλευρά της μπαταρίας μπορεί να περιέχει αιωρούμενα ηλεκτρονικά συστήματα παρακολούθησης υψηλής τάσης, ενώ το PCS περιέχει στάδια μεταγωγής υψηλής ισχύος. Ένας κεντρικός ελεγκτής μπορεί να λειτουργεί σε ξεχωριστό περιβάλλον χαμηλής τάσης.

Εάν η διαδρομή επικοινωνίας διασχίζει αυτές τις περιοχές, η ίνα μπορεί να εμποδίσει το ίδιο το καλώδιο σήματος να γίνει ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ τους.

Το όφελος επομένως δεν είναι απλώς καλύτερη απόδοση θορύβου.

Το πιο θεμελιώδες όφελος είναι ο διαχωρισμός των ηλεκτρικών περιοχών.

Γιατί το POF μπορεί να λειτουργήσει καλά για συνδέσμους απομόνωσης BMS μικρής απόστασης;

Η πλαστική οπτική ίνα, ιδιαίτερα η POF μεγάλου πυρήνα που χρησιμοποιείται με βιομηχανικούς πομποδέκτες ορατού φωτός, είναι κατάλληλη για πολλές μικρές εσωτερικές οπτικές ζεύξεις.

Ο ρόλος του είναι διαφορετικός από αυτόν της τηλεπικοινωνιακής ίνας μεγάλων αποστάσεων.

Σύντομοι σύνδεσμοι εντός του συστήματος και σε επίπεδο ράφι

Τα βιομηχανικά συστήματα POF χρησιμοποιούνται συνήθως σε αποστάσεις που μετρώνται σε μέτρα ή δεκάδες μέτρα.

Αυτή η σειρά ταιριάζει με πολλές εσωτερικές διαδρομές επικοινωνίας μηχανημάτων, ντουλαπιών, ραφιών και εξοπλισμού.

Σε ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, αυτό μπορεί να περιλαμβάνει επικοινωνία μεταξύ:

• χωριστές πλακέτες ελεγκτών,

• ράφια μπαταριών,

• τοπικές μονάδες παρακολούθησης,

• ντουλάπια ελέγχου,

• ή απομονωμένες διεπαφές μεταξύ τμημάτων υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης.

Δεν υπάρχει ενιαία καθολική μέγιστη απόσταση για POF.

Η πραγματική επιτεύξιμη απόσταση εξαρτάται από την πλήρη οπτική ζεύξη, συμπεριλαμβανομένης της εξόδου του πομπού, της ευαισθησίας του δέκτη, του ρυθμού δεδομένων, της εξασθένησης ινών, της απώλειας σύνδεσης, της θερμοκρασίας λειτουργίας, της ποιότητας εγκατάστασης και του απαιτούμενου περιθωρίου σχεδιασμού.

Για το λόγο αυτό, το POF θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως αβιομηχανική οπτική πλατφόρμα μικρής απόστασης, όχι ως τύπος ίνας με ένα σταθερό όριο απόστασης.

Θέματα ίνας μεγάλου πυρήνα, τερματισμού και εγκατάστασης

Ένα πρακτικό χαρακτηριστικό του βιομηχανικού POF είναι ο σχετικά μεγάλος οπτικός πυρήνας του.

Ο μεγάλος πυρήνας μπορεί να απλοποιήσει την ευθυγράμμιση και τον τερματισμό σε κατάλληλα συστήματα σύνδεσης, κάτι που είναι χρήσιμο για οπτικούς συνδέσμους σε επίπεδο εξοπλισμού όπου η πρακτική συναρμολόγηση και η δυνατότητα συντήρησης έχουν σημασία.

Αυτό μπορεί να είναι πολύτιμο σε βιομηχανικό εξοπλισμό όπου η οπτική ζεύξη πρέπει να συναρμολογηθεί, να αντικατασταθεί ή να συντηρηθεί χωρίς περίπλοκες διαδικασίες χειρισμού ινών.

Η τελική κατασκευή του καλωδίου εξακολουθεί να έχει σημασία.

Το υλικό μπουφάν, η βαθμολογία θερμοκρασίας, η απόδοση κάμψης, η αντοχή σε εφελκυσμό, ο σχεδιασμός του συνδετήρα, η απόδοση φλόγας και η μακροπρόθεσμη μηχανική σταθερότητα μπορούν όλα να επηρεάσουν την αξιοπιστία.

Η ίδια η ίνα είναι μόνο ένα μέρος του τελικού συνδέσμου επικοινωνίας.

Πότε πρέπει να χρησιμοποιούνται HCS ή ίνες γυαλιού αντί για POF;

Το POF είναι χρήσιμο, αλλά δεν είναι η σωστή επιλογή για κάθε οπτικό σύνδεσμο.

Καθώς η απόσταση, η θερμοκρασία, το εύρος ζώνης ή οι περιβαλλοντικές απαιτήσεις αυξάνονται, άλλοι τύποι ινών μπορεί να παρέχουν περισσότερο περιθώριο.

Όταν το HCS παρέχει περισσότερο περιθώριο σύνδεσης ή απόσταση

Το σκληρό πυρίτιο, ή HCS, χρησιμοποιεί έναν οπτικό πυρήνα πυριτίου με δομή επένδυσης πολυμερούς.

Σε σύγκριση με το τυπικό POF μεγάλου πυρήνα, το HCS γενικά προσφέρει χαμηλότερη οπτική εξασθένηση και μπορεί να υποστηρίξει μεγαλύτερες βιομηχανικές συνδέσεις με συμβατούς πομποδέκτες.

Αυτό καθιστά το HCS χρήσιμο όταν η εφαρμογή εξακολουθεί να επωφελείται από μια ανθεκτική βιομηχανική οπτική αρχιτεκτονική, αλλά απαιτεί μεγαλύτερη απόσταση μετάδοσης ή επιπλέον οπτικό περιθώριο.

Σε ορισμένες βιομηχανικές οικογένειες πομποδέκτη, η ίδια γενική πλατφόρμα επικοινωνίας μπορεί να υποστηρίξει μικρότερες συνδέσεις POF και σημαντικά μεγαλύτερες συνδέσεις HCS.

Η ακριβής απόσταση παραμένει συγκεκριμένη για τον πομποδέκτη.

Η ικανότητα θερμοκρασίας είναι επίσης σημαντική. Ορισμένες κατασκευές HCS μπορούν να υποστηρίξουν μεγαλύτερο εύρος λειτουργίας από τις τυπικές κατασκευές καλωδίων POF, καθιστώντας τις κατάλληλες για πιο απαιτητικά περιβάλλοντα εξοπλισμού.

Όταν οι συμβατικές ίνες γυαλιού γίνονται πιο κατάλληλες

Η τυπική γυάλινη πολυλειτουργική ή απλή ίνα γίνεται πιο σχετική όταν η απαίτηση επικοινωνίας υπερβαίνει μια εσωτερική ζεύξη απομόνωσης εξοπλισμού.

Οι τυπικοί λόγοι περιλαμβάνουν:

• μεγαλύτερη απόσταση μετάδοσης,

• υψηλότερο εύρος ζώνης,

• τυποποιημένες διεπαφές Ethernet ή δικτύου,

• ενοποίηση με υπάρχουσα υποδομή LC, SC, ST ή παρόμοια,

• ή επικοινωνία μεταξύ ντουλαπιών, δωματίων ή εγκαταστάσεων και όχι εντός ενός εξοπλισμού.

Αυτό δημιουργεί μια χρήσιμη διάκριση μηχανικής.

Το POF είναι συχνά ελκυστικό για σύντομες εσωτερικές βιομηχανικές συνδέσεις.

Το HCS παρέχει μια μέση λύση όπου απαιτείται μεγαλύτερη εμβέλεια ή πρόσθετο περιβαλλοντικό περιθώριο.

Οι συμβατικές ίνες γυαλιού γίνονται πιο κατάλληλες όταν το σύστημα αρχίζει να μοιάζει με βιομηχανικό δίκτυο παρά με εσωτερική απομονωμένη ζεύξη ελέγχου.

Πώς πρέπει οι μηχανικοί να επιλέγουν ίνες για μια σύνδεση απομόνωσης αποθήκευσης ενέργειας;

Η επιλογή ινών θα πρέπει να ξεκινά με την πλήρη απαίτηση επικοινωνίας και όχι μόνο με το υλικό ινών.

Τεχνικοί παράγοντες για την επιλογή ενός συνδέσμου απομόνωσης ινών

Προϋπολογισμός απόστασης και οπτικής σύνδεσης

Η απόσταση δεν πρέπει ποτέ να αξιολογείται μόνο από την εξασθένηση των ινών.

Μια λειτουργική οπτική ζεύξη εξαρτάται από την ισχύ του πομπού, την ευαισθησία του δέκτη, τις απώλειες συνδετήρων, τις συνδέσεις ή τις διεπαφές, τα αποτελέσματα θερμοκρασίας, τη γήρανση και το περιθώριο μηχανικής.

Μια ίνα με χαμηλότερη εξασθένηση μπορεί να υποστηρίζει μια μακρύτερη ζεύξη, αλλά μόνο εάν το ζεύγος πομποδέκτη είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί με αυτήν την ίνα.

Ρυθμός δεδομένων και συμβατότητα πομποδέκτη

Η απαιτούμενη ταχύτητα επικοινωνίας πρέπει να ταιριάζει με τον οπτικό πομπό και τον δέκτη.

Μια μικρή ίνα δεν σημαίνει αυτόματα ότι οποιοσδήποτε συνδυασμός πομποδέκτη θα λειτουργήσει.

Το μήκος κύματος του πομπού, η ευαισθησία του δέκτη, ο τύπος ίνας, η γεωμετρία του συνδετήρα και ο ρυθμός δεδομένων πρέπει να αποτελούν ένα συμβατό σύστημα.

Θερμοκρασία και Περιβαλλοντικές Συνθήκες

Η θερμοκρασία λειτουργίας της ίνας δεν πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ανεξάρτητα.

Ο πλήρης σύνδεσμος περιλαμβάνει την ίνα, το περίβλημα του καλωδίου, τον σύνδεσμο, τον πομπό, τον δέκτη και τα γύρω ηλεκτρονικά.

Εάν ένα εξάρτημα έχει χαμηλότερο επιτρεπόμενο εύρος θερμοκρασίας από τα άλλα, αυτό το στοιχείο μπορεί να γίνει ο περιοριστικός παράγοντας για ολόκληρη τη σύνδεση.

Συνδέσεις, τερματισμός και συντήρηση

Η επιλογή σύνδεσης επηρεάζει περισσότερο από την απώλεια εισαγωγής.

Επηρεάζει επίσης την ταχύτητα εγκατάστασης, τις διαδικασίες συντήρησης, τη δυνατότητα συντήρησης, τη μηχανική συγκράτηση, την επαναληψιμότητα και την ευαισθησία μόλυνσης.

Για εξοπλισμό που μπορεί να συντηρηθεί επιτόπου, αυτοί οι πρακτικοί παράγοντες μπορεί να είναι εξίσου σημαντικοί με την ονομαστική οπτική απόδοση.

Περιθώριο αξιοπιστίας για όλη τη διάρκεια ζωής

Ένας σύνδεσμος που λειτουργεί σε ένα πρωτότυπο σε θερμοκρασία δωματίου δεν είναι αυτόματα ένα αξιόπιστο σχέδιο παραγωγής.

Ο οπτικός προϋπολογισμός πρέπει να περιλαμβάνει επαρκές περιθώριο για:

• παραλλαγή συστατικών,

• αλλαγές θερμοκρασίας,

• απώλεια συνδέσμου,

• γηράσκων,

• κάμψη,

• μόλυνση,

• και ανοχή εγκατάστασης.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας που προορίζονται για μεγάλη διάρκεια ζωής.

POF εναντίον HCS εναντίον συμβατικών ινών γυαλιού για απομόνωση αποθήκευσης ενέργειας

POF εναντίον HCS εναντίον συμβατικών ινών γυαλιού για βιομηχανική επένδυση απομόνωσης

Αυτές οι κατηγορίες δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως σκληρά όρια.

Η σωστή επιλογή εξαρτάται από την πλήρη οπτική αρχιτεκτονική και όχι μόνο από το υλικό ινών.

Μηχανική Takeaway

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας δεν χρησιμοποιούν ίνες απλώς και μόνο επειδή η ίνα είναι γρήγορη ή επειδή οι μπαταρίες είναι υψηλής τάσης.

Ο πραγματικός λόγος είναι πιο θεμελιώδης.

Ένα BMS, σύστημα μπαταρίας υψηλής τάσης, PCS και εποπτικός ελεγκτής μπορούν να περιέχουν πολλαπλούς τομείς ηλεκτρικού δυναμικού. Όταν οι πληροφορίες πρέπει να διασταυρωθούν μεταξύ αυτών των τομέων, η διαδρομή επικοινωνίας πρέπει να σχεδιάζεται έτσι ώστε να μην δημιουργεί ακούσια αγώγιμη σύνδεση, διαδρομή βρόχου γείωσης ή πρόβλημα παρεμβολής κοινού τρόπου λειτουργίας.

Η ίνα λύνει αυτό το συγκεκριμένο πρόβλημα του φυσικού στρώματος μεταφέροντας πληροφορίες οπτικά και όχι ηλεκτρικά.

Για σύντομους εσωτερικούς συνδέσμους απομόνωσης, το POF μπορεί να είναι μια πρακτική λύση επειδή συνδυάζει τον γαλβανικό διαχωρισμό με μια βιομηχανική οπτική διεπαφή μεγάλου πυρήνα.

Όπου οι απαιτήσεις απόστασης, θερμοκρασίας, οπτικού περιθωρίου ή εύρους ζώνης αυξάνονται, το HCS ή οι συμβατικές ίνες γυαλιού μπορεί να γίνουν πιο κατάλληλες.

Επομένως, η σωστή επιλογή ξεκινά με τέσσερις ερωτήσεις:

Πού είναι το όριο της απομόνωσης; Πόσο μακριά πρέπει να ταξιδεύει το σήμα; Ποιο περιβάλλον πρέπει να επιβιώσει ο σύνδεσμος; Και ποιο περιθώριο αξιοπιστίας απαιτείται κατά τη διάρκεια ζωής του συστήματος;

Αυτά τα ερωτήματα καθορίζουν εάν απαιτείται ίνα και, εάν χρειάζεται, ποιος τύπος ίνας έχει νόημα από τη μηχανική.

FAQ

Γιατί ένα BMS χρειάζεται ηλεκτρική μόνωση;

Ένα BMS μπορεί να περιλαμβάνει κυκλώματα που λειτουργούν σε διαφορετικά ηλεκτρικά δυναμικά, ιδιαίτερα σε στοίβες μπαταριών υψηλής τάσης. Η απομόνωση επιτρέπει στις πληροφορίες παρακολούθησης και ελέγχου να διασταυρώνονται μεταξύ αυτών των τομέων χωρίς να δημιουργείται μια ανεπιθύμητη αγώγιμη διαδρομή μεταξύ τους.

Γιατί να χρησιμοποιήσετε οπτική ίνα αντί για επικοινωνία χαλκού σε ένα BMS υψηλής τάσης;

Η ίνα δεν παρέχει μια μεταλλική ηλεκτρική διαδρομή μεταξύ του πομπού και του δέκτη. Αυτό μπορεί να εξαλείψει τους βρόχους γείωσης που προκαλούνται από καλώδια και να μειώσει την έκθεση της διαδρομής επικοινωνίας σε παρεμβολές κοινής λειτουργίας. Οι χάλκινοι σύνδεσμοι μπορούν επίσης να απομονωθούν, αλλά απαιτούν μια μέθοδο ηλεκτρικής απομόνωσης στη διεπαφή.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλαστική οπτική ίνα για επικοινωνία BMS;

Ναί. Το POF μπορεί να είναι κατάλληλο για σύντομες εσωτερικές συνδέσεις επικοινωνίας BMS ή αποθήκευσης ενέργειας όπου η γαλβανική απομόνωση και η μειωμένη ευαισθησία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές είναι σημαντικές. Η πρακτική του απόσταση εξαρτάται από τον πομπό, τον δέκτη, τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων, τη θερμοκρασία, την εξασθένηση των ινών, τις υποδοχές και τον προϋπολογισμό της οπτικής ζεύξης.

Πότε πρέπει να χρησιμοποιείται το HCS αντί του POF;

Το HCS μπορεί να προτιμάται όταν η απαιτούμενη απόσταση ή το οπτικό περιθώριο υπερβαίνει αυτό που μπορεί άνετα να παρέχει μια ζεύξη POF ή όταν το περιβάλλον λειτουργίας απαιτεί μια κατασκευή ινών με ευρύτερη θερμοκρασία ή μηχανική ικανότητα.

Η επικοινωνία με οπτικές ίνες εξαλείφει τα προβλήματα EMI σε ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας;

Όχι. Η ίνα αφαιρεί τις αγώγιμες διαδρομές ρεύματος από το καλώδιο επικοινωνίας και εμποδίζει το ίδιο το οπτικό μέσο να λαμβάνει ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές με τον τρόπο που μπορούν οι μεταλλικοί αγωγοί. Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα και στα δύο άκρα μπορούν ακόμα να επηρεαστούν από το EMI, επομένως η διάταξη PCB, η γείωση, η θωράκιση, η μόνωση ισχύος και ο σχεδιασμός προστασίας παραμένουν απαραίτητα.

Τι πρέπει να ελέγχουν οι μηχανικοί όταν επιλέγουν οπτική ίνα για επικοινωνία BMS-to-PCS;

Οι κύριοι παράγοντες είναι η απόσταση επικοινωνίας, ο ρυθμός δεδομένων, ο προϋπολογισμός της οπτικής ζεύξης, η θερμοκρασία λειτουργίας, η μέθοδος σύνδεσης και τερματισμού, το μηχανικό περιβάλλον, το όριο απομόνωσης και το μακροπρόθεσμο περιθώριο αξιοπιστίας. Ο πλήρης σύνδεσμος θα πρέπει να αξιολογηθεί ως σύστημα αντί να επιλέγεται ανεξάρτητα η ίνα.