Kako izračunati potrebnu BMS struju za kućnu bateriju za skladištenje energije

Uvod

Odabir nazivne struje sistema za upravljanje baterijama (BMS) za kućnu bateriju za skladištenje energije nije samo pitanje usklađivanja BMS-a sa kapacitetom baterije u amper-satima (Ah). Korisnija polazna tačka je maksimalna struja koju baterijski paket mora isporučiti ili prihvatiti tokom normalnog rada, uključujući uticaj snage invertera, napona baterije i efikasnosti konverzije.

Na primjer, kupac s inverterom od 5 kilovata (kW) može pretpostaviti da je BMS od 100 ampera (A) dovoljan za bateriju klase 48 volti. Ta pretpostavka može biti pogrešna ako napon baterije padne pod opterećenjem ili ako inverter radi blizu svoje nazivne izlazne snage duži period.

Ovaj vodič objašnjava kako procijeniti struju pražnjenja na strani baterije, kako zasebno provjeriti struju punjenja i kako uporediti rezultat sa nazivnim kontinuiranim strujama DALY-jevih LK i LM modela kućnih sistema za skladištenje energije 4. generacije.

1. Počnite sa strujom na strani baterije, ne samo sa nazivnom snagom u Ah

Kapacitet baterije, mjeren u amper-satima (Ah), opisuje koliko naboja baterija može pohraniti pod određenim uvjetima. Sam po sebi ne govori maksimalnu struju koju baterija mora isporučiti inverteru.

Baterijski paket od 100 Ah može se koristiti s različitim nivoima snage invertera i radnim profilima. Potrebna struja BMS-a stoga zavisi od potražnje sistema za snagom i radnog napona baterije, kao i od ograničenja ćelija i ostatka električnog sistema.

Za inverter koji napaja naizmjeničnom strujom (AC) iz baterije, procijenite struju jednosmjerne struje (DC) koja se povlači iz baterije koristeći:

• I_DC= procijenjena jednosmjerna struja koja se povlači iz baterije, u amperima (A)
• P_AC= izlazna snaga invertora naizmjeničnom strujom, u vatima (W)
• V_baterija= napon baterije u radnom stanju koje se procjenjuje, u voltima (V)
• η = efikasnost konverzije invertora izražena kao decimalni broj (na primjer, 90% = 0,90)

Ovo je procjena smjera pražnjenja. Koristite specifikacije proizvođača invertora za nazivnu izlaznu snagu, efikasnost i minimalni radni napon baterije gdje god su dostupne. Proračun korištenjem samo nominalnog napona baterije može podcijeniti struju kada je napon baterije niži.

2. Primjer rada: Inverter od 5 kW na bateriji klase 48 V

Sljedeći primjer je ilustrativan, a ne univerzalna specifikacija napona baterije. Pretpostavimo da inverter mora isporučiti 5.000 vati (W) AC, napon baterije u radnoj tački je 44 volta (V), a pretpostavlja se da je efikasnost invertera u toj radnoj tački 90%. Ove dvije radne vrijednosti su primjeri pretpostavki, a ne DALY specifikacije proizvoda.

Konačni dizajn također mora provjeriti stvarna ograničenja ulazne istosmjerne struje pretvarača, dozvoljenu kontinuiranu struju pražnjenja baterijskih ćelija, nazivne vrijednosti ožičenja i konektora, osigurače ili drugu zaštitu od prekomjerne struje, termičke uvjete i sve zahtjeve za zaštitu od prenapona.

3. Uporedite rezultat sa nazivnom kontinuiranom strujom BMS-a

Nakon procjene potrebne struje na strani baterije, uporedite je sa nazivnom kontinuiranom strujom punjenja/pražnjenja objavljenom za tačan BMS model i konfiguraciju koja se razmatra.

Ovo su objavljene LK i LM opcije kontinuirane struje korištene u ovom članku. Nemojte pretpostavljati da se radi o nenavedenoj standardnoj ocjeni ili da je prilagođenje dostupno bez pismene potvrde za traženu konfiguraciju.

Ako je izračunata kontinuirana potreba iznad 200 A, nemojte pretpostavljati da paralelno povezivanje više BMS jedinica automatski stvara odgovarajuće rješenje za veću struju. Kompletnu arhitekturu baterije, dijeljenje struje, strategiju zaštite i odobrenu konfiguraciju mora pregledati inženjerski tim.

4. Odvojeno provjerite struju punjenja

Struja pražnjenja je samo jedna strana odabira. BMS također mora biti pogodan za maksimalnu struju punjenja koju baterija može primiti iz invertera/punjača, solarnog punjača ili drugog izvora punjenja.

Iz dokumentacije punjača ili invertera saznajte maksimalnu struju punjenja baterije i uporedite je sa specifikacijom struje punjenja BMS-a i dozvoljenom strujom punjenja proizvođača ćelija. Nemojte pretpostavljati da je struja punjenja jednaka struji pražnjenja.

Za sistem sa više od jednog izvora punjenja, utvrdite maksimalnu istovremenu struju punjenja pod predviđenim radnim uslovima. Dizajn baterije i kontrole punjenja moraju se razmatrati zajedno.

5. Ne miješajte kontinuiranu struju sa vršnom ili udarnom strujom

Neka opterećenja pri pokretanju izazivaju kratkotrajni prenapon. Primjeri mogu uključivati ​​motore, pumpe, kompresore i drugu opremu s visokim zahtjevima pri pokretanju. Sistem stoga može iskusiti vršnu struju iznad svoje normalne radne struje.

Prije odabira BMS-a, identificirajte i kontinuiranu struju i vršnu struju, uključujući koliko dugo vršna struja traje i koliko često se javlja. Zatim provjerite tačnu BMS dokumentaciju za primjenjivo ograničenje vršne struje, trajanje i ponašanje zaštite. Nazivna kontinuirana struja ne smije se tretirati kao nazivna vršna struja, a vršna vrijednost ne smije se tretirati kao kontinuirana.

6. Provjerite cijeli sistem baterija, ne samo BMS

BMS ocjena ne određuje nezavisno sigurnu strujnu sposobnost cijelog baterijskog paketa. Stvarno sistemsko ograničenje može biti niže zbog ćelija, sabirnica, kablova, konektora, osigurača, terminala, termičkog dizajna ili ograničenja invertera.

• Baterijske ćelije: potvrdite ograničenja struje kontinuiranog punjenja i pražnjenja proizvođača baterija.
• Napon baterije: za procjenu struje pražnjenja koristite najniži relevantni radni napon, ne samo nominalni napon.
• Kablovi i priključci: potvrdite nazivne struje, uslove instalacije i kvalitet veze.
• Zaštita od prekomjerne struje: provjerite odabir osigurača ili prekidača i usklađenost s dizajnom sistema.
• Temperatura: uzmite u obzir radno okruženje baterije i BMS-a i sva ograničenja struje povezana s temperaturom.
• Inverter: potvrdite kontinuirano napajanje, udarnu snagu, raspon istosmjernog napona i maksimalnu struju punjenja baterije.

Ispravan izbor je onaj koji zadovoljava zahtjeve i ograničenja kompletnog sistema. Odabir BMS-a sa većom nazivnom strujom ne kompenzira premale ćelije, ožičenje ili zaštitne uređaje.

7. Kako koristiti ovaj izračun pri poređenju DALY LK i LM

DALY-jevi modeli LK i LM kućnih sistema za skladištenje energije (BMS) 4. generacije navedeni su za konfiguracije 8S i 16S (broj ćelija spojenih u seriju) te za Li-ionske (litijum-ionske) i LiFePO4 (litijum-željezo-fosfatne) baterije u DALY-jevim informacijama o proizvodu. Objavljene nazivne struje kontinuiranog punjenja/pražnjenja su 100 A za LK i 150 A ili 200 A za LM.

Trenutna ocjena je samo jedan dio odabira. Projekat bi također trebao potvrditi tačnu konfiguraciju serije baterija, hemijski sastav, model invertora, komunikacijski protokol, plan paralelnog pakiranja i potrebne opcionalne funkcije. CAN (Controller Area Network) i RS-485 (standard serijskog komunikacijskog interfejsa) su komunikacijske opcije na platformi; prisustvo interfejsa samo po sebi ne dokazuje kompatibilnost sa svakim modelom invertora.

Za paralelne sisteme baterija, nemojte množiti jednu BMS ocjenu s brojem paketa i pretpostaviti da je rezultat odobrena struja sistema. Paralelna konfiguracija, raspodjela struje, komunikacija između paketa i ograničenja zaštite moraju se pregledati za stvarni dizajn.

8. Informacije koje treba pripremiti prije traženja preporuke BMS-a

Koristan tehnički upit treba da sadrži sljedeće informacije:

1. Hemijski sastav baterije (na primjer, LiFePO4 ili neki drugi hemijski sastav Li-ion baterije).
2. Broj ćelija u seriji i nominalni i radni napon baterije.
3. Kapacitet baterije (Ah) i model ćelije ili tehnički list ćelije, ako je dostupan.
4. Proizvođač invertera i tačan model.
5. Kontinuirana izlazna snaga i udarna snaga invertera, uključujući trajanje udarne snage.
6. Maksimalna potrebna kontinuirana struja pražnjenja baterije.
7. Maksimalna struja punjenja baterije i izvori punjenja.
8. Potrebna vršna struja i njeno trajanje.
9. Potrebno komunikacijsko sučelje i protokol (ako je potrebna komunikacija s pretvaračem).
10. Broj baterijskih paketa planiranih za paralelni rad.
11. Raspon temperature instalacije i sve potrebne opcionalne funkcije.

Zaključak

Da biste odabrali nazivnu struju BMS-a za kućnu bateriju za skladištenje energije, počnite s potrošnjom energije invertera i izračunajte struju na strani baterije pri odgovarajućem naponu baterije i efikasnosti invertera. Zatim provjerite struju punjenja, vršnu potražnju, ograničenja ćelija, ožičenje, zaštitne uređaje, temperaturu i tačnu konfiguraciju BMS-a.

Za DALY-jev asortiman kućnih uređaja za skladištenje energije četvrte generacije, objavljena LK opcija je ocijenjena na 100 A kontinuirano, dok su LM opcije ocijenjene na 150 A ili 200 A kontinuirano. Ove ocjene pružaju kandidate za evaluaciju; ispravan izbor zavisi od provjerenih zahtjeva i ograničenja kompletnog baterijskog sistema.

Zatražite tehnički pregled odabira BMS-a

Ako razvijate kućni baterijski paket za pohranu energije, podijelite s DALY-jem hemijski sastav baterije, broj serija, raspon napona, model invertera, zahtjeve za kontinuiranom i vršnom strujom, struju punjenja i planiranu konfiguraciju paralelnog paketa. Tehnički tim može pregledati informacije i potvrditi koja je LK/LM konfiguracija, ako postoji, prikladna za projekat.