Slik beregner du den nødvendige BMS-strømmen for et hjemmebatteri

Introduksjon

Å velge en strømstyrke for et batteristyringssystem (BMS) for et energilagringsbatteri i hjemmet handler ikke bare om å matche BMS-en med batterikapasiteten i amperetimer (Ah). Et mer nyttig utgangspunkt er den maksimale strømmen batteripakken må levere eller akseptere under normal drift, inkludert effekten av invertereffekt, batterispenning og konverteringseffektivitet.

For eksempel kan en kunde med en 5 kilowatt (kW) inverter anta at en 100 ampere (A) BMS er tilstrekkelig for et batteri i 48-voltsklassen. Denne antagelsen kan være feil hvis batterispenningen faller under belastning, eller hvis inverteren opererer nær sin nominelle effekt over en lengre periode.

Denne veiledningen forklarer hvordan du beregner utladningsstrømmen på batterisiden, hvordan du kontrollerer ladestrømmen separat, og hvordan du sammenligner resultatet med kontinuerlige strømvurderinger for DALYs 4. generasjons LK- og LM-modeller for energilagring av hjemmebaserte BMS-er.

1. Start med batterisidens strøm, ikke bare Ah-verdien

Batterikapasiteten, målt i amperetimer (Ah), beskriver hvor mye lading et batteri kan lagre under spesifiserte forhold. Den forteller deg ikke i seg selv den maksimale strømmen batteriet må levere til en inverter.

En 100 Ah batteripakke kan brukes med forskjellige invertereffektnivåer og driftsprofiler. Den nødvendige BMS-strømmen avhenger derfor av systemets effektbehov og batteriets driftsspenning, samt cellenes og resten av det elektriske systemets grenser.

For en inverter som forsyner vekselstrøm (AC) fra et batteri, estimer likestrøm (DC) som trekkes fra batteriet ved hjelp av:

• I_DC= estimert likestrøm trukket fra batteriet, i ampere (A)
• P_AC= omformerens AC-utgangseffekt, i watt (W)
• V_batteri= batterispenning ved driftstilstanden som evalueres, i volt (V)
• η = omformerens konverteringseffektivitet uttrykt som en desimal (for eksempel 90 % = 0,90)

Dette er et estimat for utladningsretningen. Bruk omformerprodusentens spesifikasjoner for nominell utgangseffekt, virkningsgrad og minimum driftsspenning for batteriet der det er tilgjengelig. En beregning som kun bruker nominell batterispenning kan undervurdere strømmen når batterispenningen er lavere.

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

Følgende eksempel er illustrerende, ikke en universell batterispenningsspesifikasjon. Anta at en omformer må levere 5000 watt (W) AC, batterispenningen ved driftspunktet er 44 volt (V), og omformereffektiviteten ved det driftspunktet antas å være 90 %. Disse to driftsverdiene er eksempler på antagelser, ikke DALY-produktspesifikasjoner.

Den endelige designen må også kontrollere omformerens faktiske likestrømsinngangsgrenser, battericellenes tillatte kontinuerlige utladningsstrøm, lednings- og kontaktklassifiseringer, sikringer eller annen overstrømsvern, termiske forhold og eventuelle overspenningskrav.

3. Sammenlign resultatet med BMS kontinuerlig strømstyrke

Etter at du har estimert den nødvendige strømmen på batterisiden, sammenligner du den med den kontinuerlige lade-/utladningsstrømmen som er publisert for den nøyaktige BMS-modellen og konfigurasjonen som vurderes.

Dette er de publiserte alternativene for kontinuerlig strøm LK og LM som brukes i denne artikkelen. Ikke anta en ikke-oppført standardvurdering eller at en tilpasning er tilgjengelig uten skriftlig bekreftelse for den forespurte konfigurasjonen.

Hvis det beregnede kontinuerlige behovet er over 200 A, må du ikke anta at parallellkobling av flere BMS-enheter automatisk skaper en passende løsning med høyere strømstyrke. Den komplette batteriarkitekturen, strømdelingen, beskyttelsesstrategien og den godkjente konfigurasjonen må gjennomgås av ingeniørteamet.

4. Sjekk ladestrømmen separat

Utladningsstrøm er bare én side av valget. BMS-systemet må også være egnet for den maksimale ladestrømmen som batteriet kan motta fra inverteren/laderen, solcelleladeren eller annen ladekilde.

Finn den maksimale batteriladestrømmen fra laderen eller omformerens dokumentasjon, og sammenlign den med BMS-ladestrømspesifikasjonen og celleprodusentens tillatte ladestrøm. Ikke anta at ladestrømmen er lik utladningsstrømmen.

For et system med mer enn én ladekilde, fastsett maksimal samtidig ladestrøm under de tiltenkte driftsforholdene. Batteridesign og ladekontroll må vurderes sammen.

5. Ikke forveksle kontinuerlig strøm med topp- eller overspenningsstrøm

Noen laster får en kortvarig spenningsstøt ved oppstart. Eksempler kan inkludere motorer, pumper, kompressorer og annet utstyr med høyt oppstartsbehov. Et system kan derfor oppleve en toppstrøm over normal driftsstrøm.

Før du velger et BMS, må du identifisere både kontinuerlig strøm og toppstrøm, inkludert hvor lenge toppen varer og hvor ofte den oppstår. Sjekk deretter den nøyaktige BMS-dokumentasjonen for gjeldende toppstrømgrense, varighet og beskyttelsesatferd. En kontinuerlig strømvurdering må ikke behandles som en toppstrømvurdering, og et topptall må ikke behandles som en kontinuerlig vurdering.

6. Sjekk hele batterisystemet, ikke bare BMS-en

BMS-klassifiseringen bestemmer ikke uavhengig den sikre strømkapasiteten til hele batteripakken. Den faktiske systemgrensen kan være lavere på grunn av celler, samleskinner, kabler, kontakter, sikringer, terminaler, termisk design eller omformergrenser.

• Battericeller: Bekreft celleprodusentens grenser for kontinuerlig lade- og utladningsstrøm.
• Batterispenning: bruk den laveste relevante driftsspenningen for estimering av utladningsstrøm, ikke bare nominell spenning.
• Kabler og tilkoblinger: bekreft strømstyrke, installasjonsforhold og tilkoblingskvalitet.
• Overstrømsvern: sjekk valg av sikring eller bryter og koordinering med systemdesignet.
• Temperatur: Vurder batteriets og BMS-ens driftsmiljø og eventuelle temperaturrelaterte strømbegrensninger.
• Inverter: bekreft kontinuerlig strøm, overspenningseffekt, likespenningsområde og maksimal batteriladestrøm.

Det riktige valget er det som tilfredsstiller kravene og begrensningene til hele systemet. Å velge et BMS med høyere merkeplatestrøm kompenserer ikke for underdimensjonerte celler, kabler eller beskyttelsesenheter.

7. Slik bruker du denne beregningen når du sammenligner DALY LK og LM

DALYs 4. generasjons LK- og LM-modeller for energilagring av hjemmeenergi er oppført for 8S- og 16S-konfigurasjoner (antall celler koblet i serie) og Li-ion-batterier (litium-ion) og LiFePO4-batterier (litiumjernfosfat) i DALYs produktinformasjon. De publiserte kontinuerlige lade-/utladningsstrømverdiene er 100 A for LK og 150 A eller 200 A for LM.

Strømstyrken er bare én del av utvalget. Prosjektet bør også bekrefte den nøyaktige batteriseriekonfigurasjonen, kjemien, invertermodellen, kommunikasjonsprotokollen, parallellpakkeplanen og nødvendige valgfrie funksjoner. CAN (Controller Area Network) og RS-485 (en standard for serielt kommunikasjonsgrensesnitt) er kommunikasjonsalternativer på plattformen; tilstedeværelsen av et grensesnitt beviser ikke i seg selv kompatibilitet med alle invertermodeller.

For parallelle batterisystemer, ikke multipliser en enkelt BMS-klassifisering med antall pakker og anta at resultatet er den godkjente systemstrømmen. Parallell konfigurasjon, strømfordeling, kommunikasjon mellom pakker og beskyttelsesgrenser må gjennomgås for den faktiske designen.

8. Informasjon du bør forberede før du ber om en BMS-anbefaling

En nyttig teknisk forespørsel bør inneholde følgende informasjon:

1. Batterikjemi (for eksempel LiFePO4 eller en annen Li-ion-kjemi).
2. Antall celler i serie og batteriets nominelle og driftsspenningsområde.
3. Batterikapasitet (Ah) og cellemodell eller celledatablad, hvis tilgjengelig.
4. Inverterprodusent og nøyaktig modell.
5. Omformerens kontinuerlig utgangseffekt og overspenningseffekt, inkludert overspenningsvarighet.
6. Maksimal nødvendig kontinuerlig batteriutladningsstrøm.
7. Maksimal batteriladestrøm og ladekilder.
8. Nødvendig toppstrøm og dens varighet.
9. Nødvendig kommunikasjonsgrensesnitt og protokoll (hvis omformerkommunikasjon er nødvendig).
10. Antall batteripakker planlagt for parallell drift.
11. Installasjonstemperaturområde og eventuelle nødvendige valgfrie funksjoner.

Konklusjon

For å velge en BMS-strømstyrke for et hjemmebatteri, start med omformerens effektbehov og beregn batterisidens strøm ved relevant batterispenning og omformereffektivitet. Kontroller deretter ladestrøm, toppbehov, cellegrenser, kabling, beskyttelsesenheter, temperatur og den nøyaktige BMS-konfigurasjonen.

For DALYs fjerde generasjons serie med energilagringsenheter for hjemmet er det publiserte LK-alternativet klassifisert til 100 A kontinuerlig, mens LM-alternativer er klassifisert til 150 A eller 200 A kontinuerlig. Disse klassifiseringene gir kandidater for evaluering; det riktige valget avhenger av de verifiserte kravene og begrensningene til hele batterisystemet.

Be om en gjennomgang av teknisk BMS-utvalg

Hvis du utvikler en batteripakke til hjemmebruk, del batterikjemi, serieantall, spenningsområde, invertermodell, krav til kontinuerlig strøm og toppstrøm, ladestrøm og planlagt parallellpakkekonfigurasjon med DALY. Det tekniske teamet kan gjennomgå informasjonen og bekrefte hvilken LK/LM-konfigurasjon, om noen, som er egnet for prosjektet.