Com calcular el corrent BMS necessari per a una bateria d'emmagatzematge d'energia domèstica

Introducció

Triar un sistema de gestió de bateries (BMS) per a una bateria d'emmagatzematge d'energia domèstica no és simplement qüestió de fer coincidir el BMS amb la capacitat de la bateria en amperes-hora (Ah). El punt de partida més útil és el corrent màxim que la bateria ha de subministrar o acceptar durant el funcionament normal, incloent-hi l'efecte de la potència de l'inversor, el voltatge de la bateria i l'eficiència de conversió.

Per exemple, un client amb un inversor de 5 quilowatts (kW) pot suposar que un BMS de 100 amperes (A) és suficient per a una bateria de 48 volts. Aquesta suposició pot ser incorrecta si el voltatge de la bateria cau sota càrrega o si l'inversor funciona a prop de la seva sortida nominal durant un període prolongat.

Aquesta guia explica com estimar el corrent de descàrrega del costat de la bateria, com comprovar el corrent de càrrega per separat i com comparar el resultat amb les classificacions de corrent continu dels models BMS d'emmagatzematge d'energia domèstica LK i LM de 4a generació de DALY.

1. Comença amb el corrent del costat de la bateria, no només amb la capacitat nominal en Ah

La capacitat de la bateria, mesurada en amperes-hora (Ah), descriu quanta càrrega pot emmagatzemar una bateria en condicions específiques. Per si sola, no indica el corrent màxim que la bateria ha de subministrar a un inversor.

Un paquet de bateries de 100 Ah es podria utilitzar amb diferents nivells de potència de l'inversor i perfils de funcionament. Per tant, el corrent BMS necessari depèn de la demanda de potència del sistema i del voltatge de funcionament de la bateria, així com dels límits de les cel·les i de la resta del sistema elèctric.

Per a un inversor que subministra corrent altern (CA) des d'una bateria, calculeu el corrent continu (CC) que s'extreu de la bateria utilitzant:

• I_DC= corrent continu estimat que s'extreu de la bateria, en amperes (A)
• P_AC= potència de sortida de CA de l'inversor, en watts (W)
• V_bateria= voltatge de la bateria en la condició de funcionament que s'està avaluant, en volts (V)
• η = eficiència de conversió de l'inversor expressada com a decimal (per exemple, 90% = 0,90)

Això és una estimació de la direcció de descàrrega. Feu servir les especificacions del fabricant de l'inversor per a la potència de sortida nominal, l'eficiència i la tensió mínima de funcionament de la bateria sempre que estiguin disponibles. Un càlcul utilitzant només la tensió nominal de la bateria pot subestimar el corrent quan la tensió de la bateria és més baixa.

2. Exemple de treball: un inversor de 5 kW en una bateria de classe 48 V

L'exemple següent és il·lustratiu, no és una especificació universal de voltatge de bateria. Suposem que un inversor ha de subministrar 5.000 watts (W) de CA, que el voltatge de la bateria en el punt de funcionament és de 44 volts (V) i que l'eficiència de l'inversor en aquest punt de funcionament és del 90%. Aquests dos valors de funcionament són suposicions d'exemple, no especificacions de producte DALY.

El disseny final també ha de comprovar els límits reals d'entrada de CC de l'inversor, el corrent de descàrrega contínua permès de les cel·les de la bateria, les classificacions del cablejat i els connectors, els fusibles o altres proteccions contra sobrecorrent, les condicions tèrmiques i qualsevol requisit de sobretensió.

3. Compareu el resultat amb la classificació de corrent continu del BMS

Després d'estimar el corrent necessari del costat de la bateria, compareu-lo amb el corrent nominal de càrrega/descàrrega contínua publicat per al model i la configuració exactes de BMS que es considerin.

Aquestes són les opcions de corrent continu LK i LM publicades que s'utilitzen en aquest article. No deduïu una classificació estàndard no llistada ni assumiu que hi ha una personalització disponible sense confirmació per escrit per a la configuració sol·licitada.

Si el requisit continu calculat és superior a 200 A, no suposeu que connectar diverses unitats BMS en paral·lel crea automàticament una solució adequada de corrent més alt. L'equip d'enginyeria ha de revisar l'arquitectura completa de la bateria, la compartició de corrent, l'estratègia de protecció i la configuració aprovada.

4. Comproveu el corrent de càrrega per separat

El corrent de descàrrega és només un dels aspectes de la selecció. El BMS també ha de ser adequat per al corrent de càrrega màxim que la bateria pot rebre de l'inversor/carregador, el carregador solar o una altra font de càrrega.

Obteniu el corrent de càrrega màxim de la bateria de la documentació del carregador o de l'inversor i compareu-lo amb l'especificació del corrent de càrrega del BMS i el corrent de càrrega permès pel fabricant de la cel·la. No doneu per fet que el corrent de càrrega és igual al corrent de descàrrega.

Per a un sistema amb més d'una font de càrrega, establiu el corrent de càrrega simultània màxima en les condicions de funcionament previstes. El disseny de la bateria i els controls de càrrega s'han de considerar conjuntament.

5. No confongueu el corrent continu amb el corrent màxim o el corrent de sobretensió

Algunes càrregues experimenten una sobretensió de curta durada en arrencar. Alguns exemples poden ser motors, bombes, compressors i altres equips amb una alta demanda d'arrencada. Per tant, un sistema pot experimentar un corrent màxim per sobre del seu corrent de funcionament normal.

Abans de seleccionar un BMS, identifiqueu tant el corrent continu com el corrent màxim, incloent-hi quant dura el pic i amb quina freqüència es produeix. A continuació, consulteu la documentació exacta del BMS per conèixer el límit de corrent màxim, la durada i el comportament de protecció aplicables. Una classificació de corrent continu no s'ha de tractar com una classificació de corrent màxim, i una xifra màxima no s'ha de tractar com una classificació contínua.

6. Comproveu tot el sistema de bateries, no només el BMS

La classificació del BMS no determina de manera independent la capacitat de corrent segur del paquet de bateries complet. El límit real del sistema pot ser inferior a causa dels límits de les cel·les, les barres col·lectores, els cables, els connectors, els fusibles, els terminals, el disseny tèrmic o l'inversor.

• Cel·les de bateria: confirmeu els límits de corrent de càrrega i descàrrega contínues del fabricant de les cel·les.
• Tensió de la bateria: utilitzeu la tensió de funcionament rellevant més baixa per a l'estimació del corrent de descàrrega, no només la tensió nominal.
• Cables i connexions: confirmeu els valors nominals actuals, les condicions d'instal·lació i la qualitat de la connexió.
• Protecció contra sobrecorrent: comproveu la selecció del fusible o interruptor i la coordinació amb el disseny del sistema.
• Temperatura: tingueu en compte l'entorn de funcionament de la bateria i del BMS i qualsevol restricció de corrent relacionada amb la temperatura.
• Inversor: confirmeu l'alimentació contínua, la sobretensió, el rang de tensió de CC i el corrent màxim de càrrega de la bateria.

La selecció correcta és la que satisfà els requisits i els límits del sistema complet. Triar un BMS amb un corrent de placa més alt no compensa les cel·les, el cablejat o els dispositius de protecció de mida insuficient.

7. Com utilitzar aquest càlcul en comparar DALY LK i LM

Els models BMS d'emmagatzematge d'energia domèstica LK i LM de 4a generació de DALY apareixen a la informació del producte de DALY per a configuracions de 8S i 16S (el nombre de cel·les connectades en sèrie) i les químiques de bateries de Li-ion (ions de liti) i LiFePO4 (fosfat de ferro i liti). Els valors nominals de corrent de càrrega/descàrrega continus publicats són de 100 A per a LK i 150 A o 200 A per a LM.

La classificació actual només és una part de la selecció. El projecte també hauria de confirmar la configuració exacta de la sèrie de bateries, la composició química, el model de l'inversor, el protocol de comunicació, el pla de paquets en paral·lel i les funcions opcionals necessàries. CAN (Controller Area Network) i RS-485 (un estàndard d'interfície de comunicació sèrie) són opcions de comunicació a la plataforma; la presència d'una interfície no demostra per si sola la compatibilitat amb tots els models d'inversor.

Per a sistemes de bateries en paral·lel, no multipliqueu una sola classificació BMS pel nombre de paquets i assumiu que el resultat és el corrent del sistema aprovat. Cal revisar la configuració en paral·lel, la distribució del corrent, la comunicació entre paquets i els límits de protecció per al disseny real.

8. Informació que cal preparar abans de sol·licitar una recomanació de BMS

Una consulta tècnica útil hauria d'incloure la informació següent:

1. Química de la bateria (per exemple, LiFePO4 o una altra química de Li-ion).
2. Nombre de cel·les en sèrie i rang de tensió nominal i de funcionament de la bateria.
3. Capacitat de la bateria (Ah) i model de cel·la o fitxa tècnica de la cel·la, si n'hi ha.
4. Fabricant i model exacte de l'inversor.
5. Potència de sortida contínua i sobretensió de l'inversor, inclosa la durada de la sobretensió.
6. Corrent màxim de descàrrega contínua de la bateria requerit.
7. Corrent màxim de càrrega de la bateria i fonts de càrrega.
8. Corrent màxim requerit i la seva durada.
9. Interfície i protocol de comunicació necessaris (si cal comunicació amb l'inversor).
10. Nombre de paquets de bateries previstos per al funcionament en paral·lel.
11. Rang de temperatura d'instal·lació i qualsevol funció opcional necessària.

Conclusió

Per seleccionar una classificació de corrent BMS per a una bateria d'emmagatzematge d'energia domèstica, comenceu amb la demanda de potència de l'inversor i calculeu el corrent del costat de la bateria al voltatge de la bateria i l'eficiència de l'inversor rellevants. A continuació, comproveu el corrent de càrrega, la demanda màxima, els límits de les cel·les, el cablejat, els dispositius de protecció, la temperatura i la configuració exacta del BMS.

Per a la gamma d'emmagatzematge d'energia domèstica de 4a generació de DALY, l'opció LK publicada té una capacitat nominal de 100 A contínues, mentre que les opcions LM tenen una capacitat nominal de 150 A o 200 A contínues. Aquestes capacitats proporcionen candidats per a l'avaluació; l'elecció correcta depèn dels requisits verificats i els límits del sistema de bateries complet.

Sol·licita una revisió tècnica de la selecció de BMS

Si esteu desenvolupant un paquet de bateries d'emmagatzematge d'energia domèstic, compartiu amb DALY la química de la bateria, el nombre de sèries, el rang de voltatge, el model d'inversor, els requisits de corrent continu i màxim, el corrent de càrrega i la configuració planificada del paquet en paral·lel. L'equip tècnic pot revisar la informació i confirmar quina configuració LK/LM, si n'hi ha, és adequada per al projecte.