Sådan beregner du den nødvendige BMS-strøm til et energilagringsbatteri til hjemmet

Indledning

Valg af strømstyrke for et batteristyringssystem (BMS) til et energilagringsbatteri i hjemmet handler ikke blot om at matche BMS'en med batterikapaciteten i amperetimer (Ah). Et mere nyttigt udgangspunkt er den maksimale strøm, som batteripakken skal levere eller acceptere under normal drift, inklusive effekten af ​​invertereffekt, batterispænding og konverteringseffektivitet.

For eksempel kan en kunde med en 5 kilowatt (kW) inverter antage, at en 100 ampere (A) BMS er tilstrækkelig til et 48-volt batteri. Denne antagelse kan være forkert, hvis batterispændingen falder under belastning, eller hvis inverteren kører nær sin nominelle effekt i en længere periode.

Denne vejledning forklarer, hvordan man estimerer batterisidens afladningsstrøm, hvordan man kontrollerer ladestrømmen separat, og hvordan man sammenligner resultatet med de kontinuerlige strømvurderinger for DALYs 4. generations LK- og LM-BMS-modeller til hjemmeenergilagring.

1. Start med batterisidens strømstyrke, ikke kun Ah-værdien

Batterikapaciteten, målt i amperetimer (Ah), beskriver, hvor meget opladning et batteri kan lagre under bestemte forhold. Den fortæller ikke i sig selv den maksimale strøm, batteriet skal levere til en inverter.

En 100 Ah batteripakke kan bruges med forskellige invertereffektniveauer og driftsprofiler. Den nødvendige BMS-strøm afhænger derfor af systemets effektbehov og batteriets driftsspænding, samt cellernes og resten af ​​det elektriske systems begrænsninger.

For en inverter, der leverer vekselstrøm (AC) fra et batteri, skal du estimere den jævnstrøm (DC), der trækkes fra batteriet, ved hjælp af:

• I_DC= estimeret jævnstrøm trukket fra batteriet, i ampere (A)
• P_AC= inverterens AC-udgangseffekt, i watt (W)
• V_batteri= batterispænding ved den evaluerede driftstilstand, i volt (V)
• η = inverterkonverteringseffektivitet udtrykt som et decimaltal (f.eks. 90 % = 0,90)

Dette er et estimat for afladningsretningen. Brug inverterproducentens specifikationer for nominel udgangseffekt, effektivitet og minimal batteridriftsspænding, hvor det er muligt. En beregning udelukkende ved hjælp af nominel batterispænding kan undervurdere strømmen, når batterispændingen er lavere.

2. Udført eksempel: En 5 kW inverter på et 48 V-batteri

Følgende eksempel er illustrativt og ikke en universel specifikation for batterispænding. Antag, at en inverter skal levere 5.000 watt (W) AC, at batterispændingen ved driftspunktet er 44 volt (V), og at invertereffektiviteten ved dette driftspunkt antages at være 90 %. Disse to driftsværdier er eksempler på antagelser, ikke DALY-produktspecifikationer.

Det endelige design skal også kontrollere inverterens faktiske DC-indgangsgrænser, battericellernes tilladte kontinuerlige afladningsstrøm, lednings- og stikklassificeringer, sikringer eller anden overstrømsbeskyttelse, termiske forhold og eventuelle overspændingskrav.

3. Sammenlign resultatet med BMS' kontinuerlige strømstyrke

Efter at have estimeret den nødvendige batteristrøm, skal den sammenlignes med den kontinuerlige lade-/afladningsstrøm, der er offentliggjort for den præcise BMS-model og -konfiguration, der overvejes.

Dette er de offentliggjorte LK- og LM-muligheder for kontinuerlig strøm, der anvendes i denne artikel. Der må ikke udledes en ikke-anført standardklassificering, og der må ikke antages, at en tilpasning er tilgængelig uden skriftlig bekræftelse af den ønskede konfiguration.

Hvis det beregnede kontinuerlige behov er over 200 A, må man ikke antage, at paralleltilslutning af flere BMS-enheder automatisk skaber en passende løsning med højere strømstyrke. Den komplette batteriarkitektur, strømdeling, beskyttelsesstrategi og godkendte konfiguration skal gennemgås af ingeniørteamet.

4. Kontroller ladestrømmen separat

Afladningsstrømmen er kun den ene side af valget. BMS'en skal også være egnet til den maksimale ladestrøm, som batteriet kan modtage fra inverteren/opladeren, solcelleopladeren eller anden opladningskilde.

Find den maksimale batteriladestrøm fra opladerens eller inverterens dokumentation, og sammenlign den med BMS-ladestrømspecifikationen og celleproducentens tilladte ladestrøm. Antag ikke, at ladestrømmen er lig med afladestrømmen.

For et system med mere end én ladekilde skal den maksimale samtidige ladestrøm under de tilsigtede driftsforhold fastsættes. Batteridesign og ladestyring skal overvejes samlet.

5. Forveksl ikke kontinuerlig strøm med peak- eller surgestrøm

Nogle belastninger oplever en kortvarig overspænding ved opstart. Eksempler kan omfatte motorer, pumper, kompressorer og andet udstyr med høj opstartsbelastning. Et system kan derfor opleve en spidsstrøm over sin normale driftsstrøm.

Før du vælger et BMS, skal du identificere både den kontinuerlige strøm og spidsstrømmen, herunder hvor længe spidsen varer, og hvor ofte den forekommer. Kontroller derefter den nøjagtige BMS-dokumentation for den gældende spidsstrømsgrænse, varighed og beskyttelsesadfærd. En kontinuerlig strømklassificering må ikke behandles som en spidsstrømklassificering, og et spidstal må ikke behandles som en kontinuerlig klassificering.

6. Tjek hele batterisystemet, ikke kun BMS'en

BMS-klassificeringen bestemmer ikke uafhængigt den sikre strømkapacitet for hele batteripakken. Den faktiske systemgrænse kan være lavere på grund af celler, samleskinner, kabler, stik, sikringer, terminaler, termisk design eller invertergrænser.

• Battericeller: Bekræft celleproducentens grænser for kontinuerlig opladnings- og afladningsstrøm.
• Batterispænding: brug den laveste relevante driftsspænding til estimering af afladningsstrømmen, ikke kun den nominelle spænding.
• Kabler og forbindelser: Bekræft strømstyrke, installationsforhold og forbindelseskvalitet.
• Overstrømsbeskyttelse: Kontroller valg af sikring eller afbryder og koordinering med systemdesignet.
• Temperatur: Overvej batteriets og BMS'ens driftsmiljø og eventuelle temperaturrelaterede strømbegrænsninger.
• Inverter: Bekræft kontinuerlig strøm, overspænding, DC-spændingsområde og maksimal batteriladestrøm.

Det korrekte valg er det, der opfylder kravene og begrænsningerne for det samlede system. Valg af et BMS med en højere mærkepladestrøm kompenserer ikke for underdimensionerede celler, ledninger eller beskyttelsesenheder.

7. Sådan bruger du denne beregning, når du sammenligner DALY LK og LM

DALYs 4. generations LK- og LM-batterilagringsmodeller til hjemmebrug er angivet til 8S- og 16S-konfigurationer (antallet af celler forbundet i serie) samt Li-ion-batterier (lithium-ion) og LiFePO4-batterier (lithiumjernfosfat) i DALYs produktinformation. De offentliggjorte kontinuerlige opladnings-/afladningsstrømsklassificeringer er 100 A for LK og 150 A eller 200 A for LM.

Den nuværende klassificering er kun én del af udvælgelsen. Projektet skal også bekræfte den nøjagtige batteriseriekonfiguration, kemi, invertermodel, kommunikationsprotokol, parallelpakkeplan og nødvendige valgfrie funktioner. CAN (Controller Area Network) og RS-485 (en seriel kommunikationsgrænsefladestandard) er kommunikationsmuligheder på platformen; tilstedeværelsen af ​​en grænseflade beviser ikke i sig selv kompatibilitet med alle invertermodeller.

For parallelle batterisystemer må man ikke gange en enkelt BMS-klassificering med antallet af pakker og antage, at resultatet er den godkendte systemstrøm. Parallel konfiguration, strømfordeling, kommunikation mellem pakker og beskyttelsesgrænser skal gennemgås for det faktiske design.

8. Oplysninger, du skal forberede, før du anmoder om en BMS-anbefaling

En nyttig teknisk forespørgsel bør indeholde følgende oplysninger:

1. Batterikemi (for eksempel LiFePO4 eller en anden Li-ion-kemi).
2. Antal celler i serie og batteriets nominelle spændingsområde og driftsspændingsområde.
3. Batterikapacitet (Ah) og cellemodel eller celledatablad, hvis tilgængeligt.
4. Inverterproducent og nøjagtig model.
5. Inverterens kontinuerlige udgangseffekt og overspændingseffekt, inklusive overspændingsvarighed.
6. Maksimal krævet kontinuerlig batteriafladningsstrøm.
7. Maksimal batteriladestrøm og ladekilder.
8. Nødvendig peakstrøm og dens varighed.
9. Nødvendig kommunikationsgrænseflade og -protokol (hvis inverterkommunikation er nødvendig).
10. Antal batteripakker planlagt til parallel drift.
11. Installationstemperaturområde og eventuelle nødvendige valgfrie funktioner.

Konklusion

For at vælge en BMS-strømklassificering til et energiakkumulator til hjemmet, skal du starte med inverterens effektbehov og beregne batterisidens strøm ved den relevante batterispænding og invertereffektivitet. Kontroller derefter ladestrøm, spidsbelastning, cellegrænser, ledningsføring, beskyttelsesenheder, temperatur og den nøjagtige BMS-konfiguration.

For DALYs 4. generations serie af energilagringssystemer til hjemmet er den offentliggjorte LK-mulighed klassificeret til 100 A kontinuerligt, mens LM-muligheder er klassificeret til 150 A eller 200 A kontinuerligt. Disse klassificeringer giver kandidater til evaluering; det korrekte valg afhænger af de verificerede krav og begrænsninger for det samlede batterisystem.

Anmod om en gennemgang af udvælgelsen af ​​teknisk BMS

Hvis du udvikler en batteripakke til hjemmebrug, skal du dele din batterikemi, serieantal, spændingsområde, invertermodel, krav til kontinuerlig strøm og spidsstrøm, ladestrøm og planlagt parallelpakkekonfiguration med DALY. Det tekniske team kan gennemgå oplysningerne og bekræfte, hvilken LK/LM-konfiguration der eventuelt er egnet til projektet.