储能系统的电气连接技术

储能系统在可再生能源的未来发展中起着至关重要的作用。只有当能源的波动性具有高效可靠的存储系统时，才能保证稳定的能源供应。这在很大程度上取决于电气连接技术和通过能量和数据信息流的储能系统的典型设计（图 1）。

图1：储能系统必须快速、可靠且经济。插入式电池连接在这方面起着重要作用。（来源：菲尼克斯电气）

典型的储能系统设计

通常，原电池储能系统采用模块化设计（图 2）。除了一些限制之外，用户可以将这种模块化应用于大型存储系统中的小型家庭存储系统。第一个要素是连接电池单元以增加电流或电压（图 3）。这是在这个非常基本的级别上找到电气连接的地方。

图2：典型的储能系统设计 — 从机架中的存储模块到带有外部接口的整个系统。（来源：菲尼克斯电气）

图3：具有电池组、BMS PCB 以及内部和外部接口的存储模块概述。（来源：菲尼克斯电气）

电池模块

集成到一个外壳中的大量电池称为存储模块。电池管理系统或 BMS 监视和控制存储模块。BMS监督电池单元的充电和放电过程，以便所有电池单元均匀充电和放电。这也称为平衡。为了启用平衡，每个并联的单元组都是单独控制的。除了正极和负极两种连接外，BMS还具有与各个细胞组的大量连接（见图3）。

逻辑系统处理有关电池模块状态的所有信息。每个裸金属服务器都需要一个数据接口。数据和电源连接从 BMS PCB 路由到模块外壳。螺钉连接用于电源，而插件主要用于数据接口。

在机架中将电池模块连接在一起

单个电池模块的电压通常在 24V 至 96V 范围内。但是，系统电压通常处于更高的水平。因此，多个电池模块串联连接，并且在大多数情况下，物理集成到相应的机架中（见图2）。各个模块也连接在一起进行数据通信，每个模块至少路由一条数据线。

每个机架还包括一个控制器，称为机架 BMS。机架 BMS 设计为通过电源连接连接到指定的电池模块。附加电源接口将机架连接到上级系统。机架 BMS 具有多个用于数据流量的数据接口和多个传感器技术输入。从机架 BMS 外壳上的外部接口，连接在内部路由回各种 PCB。

储能系统

根据秤的不同，多个存储架集成在一起以形成更高级别的系统。它还具有自己的控制器，用于充电和放电的远程通信。应包括空调设备以及火灾传感器和灭火设备。

许多不同的电气连接与存储系统的系统组件和外部连接起着至关重要的作用。一种误解是只需要考虑权力流，但事实并非如此。使用存储系统从太阳能或风力涡轮机发电机到电网的数字连接，可以最有效地利用储能系统。

潜在的连接技术错误及其后果

连接技术中的潜在错误数量是绝对可控的。出错的概率取决于所用组件的质量、应用技术的设计以及用户的资格。避免复杂电子系统故障的基本前提是设备设计。首先要了解连接技术的优势、环境要求（暴露在潮湿环境中时的腐蚀）和防护等级。此外，考虑螺栓/螺钉未拧紧或维护的连接器上的振动（图 4）。

图4：使用螺钉连接时，由于接触电阻增加，高温升高的风险增加。（来源：菲尼克斯电气）

成本优化

由于错误而导致储能系统的故障甚至完全破坏是最坏的情况。次优设计或系统状态也可能导致隐藏成本，而这些成本在大多数情况下很容易避免。

此处以电池模块的外部电源连接器为例。即使是设计正确且符合指令的连接，在整个使用寿命期间，每个模块的损耗也可能超过 1，000kWh。对更高质量连接器的初始投资很快就会收回成本。

总结

连接技术的设计、质量和正确使用与这些系统的成本、可靠性和效率密切相关。最初看似廉价的折衷方案往往会导致高昂的运行成本和系统故障。在设计储能系统各个级别的连接技术时，使用熟练的制造商非常重要。菲尼克斯电气可提供构建完整储能系统所需的所有连接器。