Ako vypočítať požadovaný prúd BMS pre domácu batériu na akumuláciu energie

Úvod

Výber menovitého prúdu systému správy batérií (BMS) pre domácu batériu na skladovanie energie nie je len otázkou zosúladenia BMS s kapacitou batérie v ampérhodinách (Ah). Užitočnejším východiskovým bodom je maximálny prúd, ktorý musí batéria dodať alebo akceptovať počas normálnej prevádzky, vrátane vplyvu výkonu meniča, napätia batérie a účinnosti konverzie.

Napríklad zákazník s meničom s výkonom 5 kilowattov (kW) môže predpokladať, že 100 ampérový (A) systém riadenia budovy (BMS) je dostatočný pre batériu s napätím 48 voltov. Tento predpoklad môže byť nesprávny, ak napätie batérie klesne pod záťažou alebo ak menič pracuje dlhší čas blízko svojho menovitého výkonu.

Táto príručka vysvetľuje, ako odhadnúť vybíjací prúd na strane batérie, ako samostatne kontrolovať nabíjací prúd a ako porovnať výsledok s menovitým trvalým prúdom modelov DALY pre domáce úložiská energie LK a LM 4. generácie.

1. Začnite s prúdom na strane batérie, nielen s menovitým výkonom v Ah

Kapacita batérie, meraná v ampérhodinách (Ah), opisuje, koľko náboja dokáže batéria uchovať za určitých podmienok. Sama o sebe nehovorí o maximálnom prúde, ktorý musí batéria dodať do meniča.

100 Ah batériový blok by sa mohol používať s rôznymi úrovňami výkonu meniča a prevádzkovými profilmi. Požadovaný prúd BMS preto závisí od spotreby energie systému a prevádzkového napätia batérie, ako aj od limitov článkov a zvyšku elektrického systému.

Pre menič napájaný striedavým prúdom (AC) z batérie odhadnite jednosmerný prúd (DC) odoberaný z batérie pomocou:

• I_DC= odhadovaný jednosmerný prúd odoberaný z batérie v ampéroch (A)
• P_AC= výstupný striedavý výkon meniča vo wattoch (W)
• V_batéria= napätie batérie v hodnotenom prevádzkovom stave vo voltoch (V)
• η = účinnosť konverzie meniča vyjadrená ako desatinné číslo (napríklad 90 % = 0,90)

Toto je odhad smeru vybíjania. Vždy, keď sú k dispozícii, použite špecifikácie výrobcu meniča pre menovitý výstupný výkon, účinnosť a minimálne prevádzkové napätie batérie. Výpočet iba s použitím menovitého napätia batérie môže podhodnotiť prúd, keď je napätie batérie nižšie.

2. Praktický príklad: 5 kW menič na batérii triedy 48 V

Nasledujúci príklad je ilustratívny, nie je univerzálnou špecifikáciou napätia batérie. Predpokladajme, že menič musí dodávať 5 000 wattov (W) striedavého prúdu, napätie batérie v prevádzkovom bode je 44 voltov (V) a účinnosť meniča v tomto prevádzkovom bode sa predpokladá na 90 %. Tieto dve prevádzkové hodnoty sú príkladové predpoklady, nie špecifikácie produktu DALY.

Konečný návrh musí tiež skontrolovať skutočné limity vstupného jednosmerného prúdu meniča, povolený trvalý vybíjací prúd článkov batérie, menovité hodnoty zapojenia a konektorov, poistky alebo inú ochranu proti nadprúdu, tepelné podmienky a akékoľvek požiadavky na ochranu pred prepätím.

3. Porovnajte výsledok s hodnotou trvalého prúdu BMS

Po odhade požadovaného prúdu na strane batérie ho porovnajte s menovitým trvalým nabíjacím/vybíjacím prúdom publikovaným pre presný model a konfiguráciu BMS, ktoré zvažujete.

Toto sú publikované možnosti trvalého prúdu LK a LM použité v tomto článku. Neuvádzajte neuvedený štandardný výkon ani nepredpokladajte, že je k dispozícii prispôsobenie bez písomného potvrdenia požadovanej konfigurácie.

Ak je vypočítaná požiadavka na nepretržitý prúd vyššia ako 200 A, nepredpokladajte, že paralelné zapojenie viacerých jednotiek BMS automaticky vytvorí vhodné riešenie s vyšším prúdom. Kompletnú architektúru batérie, zdieľanie prúdu, stratégiu ochrany a schválenú konfiguráciu musí skontrolovať technický tím.

4. Samostatne skontrolujte nabíjací prúd

Vybíjací prúd je len jednou stránkou výberu. Systém BMS musí byť tiež vhodný pre maximálny nabíjací prúd, ktorý môže batéria prijímať z meniča/nabíjačky, solárnej nabíjačky alebo iného zdroja nabíjania.

Z dokumentácie k nabíjačke alebo meniču zistite maximálny nabíjací prúd batérie a porovnajte ho so špecifikáciou nabíjacieho prúdu BMS a povoleným nabíjacím prúdom výrobcu článkov. Nepredpokladajte, že nabíjací prúd sa rovná vybíjaciemu prúdu.

Pre systém s viac ako jedným zdrojom nabíjania stanovte maximálny simultánny nabíjací prúd za zamýšľaných prevádzkových podmienok. Konštrukcia batérie a ovládacie prvky nabíjania sa musia posudzovať spoločne.

5. Nezamieňajte si trvalý prúd so špičkovým alebo prepäťovým prúdom

Niektoré záťaže pri štarte zaznamenávajú krátkodobý prepätie. Príkladmi môžu byť motory, čerpadlá, kompresory a iné zariadenia s vysokými nárokmi na štart. Systém preto môže zaznamenať špičkový prúd nad svojím normálnym prevádzkovým prúdom.

Pred výberom systému BMS (systému riadenia budov) identifikujte trvalý aj špičkový prúd vrátane toho, ako dlho špička trvá a ako často sa vyskytuje. Potom si v dokumentácii k systému BMS overte príslušný limit špičkového prúdu, trvanie a správanie ochrany. Trvalý menovitý prúd sa nesmie považovať za menovitý špičkový prúd a špičková hodnota sa nesmie považovať za trvalý menovitý prúd.

6. Skontrolujte celý batériový systém, nielen BMS

Hodnotenie BMS nezávisle neurčuje bezpečnú prúdovú kapacitu celej batériovej sústavy. Skutočný limit systému môže byť nižší kvôli článkom, zberniciam, káblom, konektorom, poistkám, svorkám, tepelnému dizajnu alebo limitom meniča.

• Batériové články: overte limity nepretržitého nabíjacieho a vybíjacieho prúdu stanovené výrobcom článkov.
• Napätie batérie: na odhad vybíjacieho prúdu použite najnižšie relevantné prevádzkové napätie, nielen menovité napätie.
• Káble a pripojenia: overte menovitý prúd, podmienky inštalácie a kvalitu pripojenia.
• Nadprúdová ochrana: skontrolujte výber poistiek alebo ističov a ich koordináciu s návrhom systému.
• Teplota: zvážte prevádzkové prostredie batérie a BMS a akékoľvek teplotné obmedzenia prúdu.
• Menič: overte nepretržitý výkon, nárazový výkon, rozsah jednosmerného napätia a maximálny nabíjací prúd batérie.

Správny výber je ten, ktorý spĺňa požiadavky a limity celého systému. Výber systému BMS s vyšším menovitým prúdom nekompenzuje poddimenzované články, kabeláž alebo ochranné zariadenia.

7. Ako použiť tento výpočet pri porovnávaní DALY LK a LM

Modely DALY pre domáce úložiská energie LK a LM 4. generácie sú uvedené pre konfigurácie 8S a 16S (počet článkov zapojených do série) a chemické zloženie batérií Li-ion (lítium-iónové) a LiFePO4 (lítium-železitý fosfát) v produktových informáciách od DALY. Zverejnené menovité trvalé nabíjacie/vybíjacie prúdy sú 100 A pre LK a 150 A alebo 200 A pre LM.

Aktuálne menovité hodnoty sú len jednou časťou výberu. Projekt by mal tiež potvrdiť presnú konfiguráciu série batérií, chemické zloženie, model meniča, komunikačný protokol, plán paralelného zapojenia a požadované voliteľné funkcie. CAN (Controller Area Network) a RS-485 (štandard sériového komunikačného rozhrania) sú komunikačné možnosti na platforme; samotná prítomnosť rozhrania nedokazuje kompatibilitu s každým modelom meniča.

V prípade paralelných batériových systémov nenásobte jeden výkonový parametre BMS počtom batériových blokov a nepredpokladajte, že výsledok je schválený prúd systému. Pre skutočný návrh je potrebné skontrolovať paralelnú konfiguráciu, rozloženie prúdu, komunikáciu medzi batériami a limity ochrany.

8. Informácie, ktoré si treba pripraviť pred požiadaním o odporúčanie BMS

Užitočná technická otázka by mala obsahovať nasledujúce informácie:

1. Chémia batérie (napríklad LiFePO4 alebo iná lítium-iónová chémia).
2. Počet článkov v sérii a rozsah menovitého a prevádzkového napätia batérie.
3. Kapacita batérie (Ah) a model článku alebo technický list článku, ak je k dispozícii.
4. Výrobca invertora a presný model.
5. Trvalý výstupný výkon meniča a nárazový výkon vrátane trvania nárazového výkonu.
6. Maximálny požadovaný trvalý vybíjací prúd batérie.
7. Maximálny nabíjací prúd batérie a zdroje nabíjania.
8. Požadovaný špičkový prúd a jeho trvanie.
9. Požadované komunikačné rozhranie a protokol (ak je potrebná komunikácia s meničom).
10. Počet batériových blokov plánovaných na paralelnú prevádzku.
11. Rozsah teplôt inštalácie a všetky požadované voliteľné funkcie.

Záver

Ak chcete vybrať menovitý prúd BMS pre domácu batériu, začnite s príkonom meniča a vypočítajte prúd na strane batérie pri príslušnom napätí batérie a účinnosti meniča. Potom skontrolujte nabíjací prúd, špičkový dopyt, limity článkov, zapojenie, ochranné zariadenia, teplotu a presnú konfiguráciu BMS.

Pre sortiment domácich úložísk energie DALY 4. generácie je publikovaná možnosť LK dimenzovaná na trvalý prúd 100 A, zatiaľ čo možnosti LM sú dimenzované na trvalý prúd 150 A alebo 200 A. Tieto menovité hodnoty poskytujú kandidátov na vyhodnotenie; správna voľba závisí od overených požiadaviek a limitov celého batériového systému.

Vyžiadajte si technické posúdenie výberu BMS

Ak vyvíjate domáci akumulátor energie, podeľte sa so spoločnosťou DALY o chemické zloženie batérie, počet sérií, rozsah napätia, model meniča, požiadavky na trvalý a špičkový prúd, nabíjací prúd a plánovanú konfiguráciu paralelného zapojenia. Technický tím môže tieto informácie skontrolovať a potvrdiť, ktorá konfigurácia LK/LM, ak nejaká existuje, je pre daný projekt vhodná.