Hoe bereken je de benodigde BMS-stroom voor een thuisbatterij voor energieopslag?

Invoering

Het kiezen van de juiste stroomsterkte voor een batterijbeheersysteem (BMS) voor een thuisbatterij is niet alleen een kwestie van het BMS afstemmen op de batterijcapaciteit in ampère-uur (Ah). Een nuttiger uitgangspunt is de maximale stroom die het batterijpakket tijdens normaal gebruik moet kunnen leveren of opnemen, rekening houdend met het vermogen van de omvormer, de batterijspanning en het conversierendement.

Een klant met een omvormer van 5 kilowatt (kW) kan bijvoorbeeld aannemen dat een batterijbeheersysteem (BMS) van 100 ampère (A) voldoende is voor een accu van 48 volt. Die aanname kan onjuist zijn als de accuspanning onder belasting daalt of als de omvormer gedurende langere tijd op bijna zijn nominale vermogen werkt.

Deze handleiding legt uit hoe u de ontlaadstroom aan de batterijzijde kunt schatten, hoe u de laadstroom afzonderlijk kunt controleren en hoe u het resultaat kunt vergelijken met de continue stroomwaarden van de 4e generatie LK- en LM-modellen van DALY voor energieopslag in woningen.

1. Begin met de stroomsterkte aan de batterijzijde, niet alleen met de Ah-waarde.

De batterijcapaciteit, gemeten in ampère-uur (Ah), beschrijft hoeveel lading een batterij onder bepaalde omstandigheden kan opslaan. Het geeft op zichzelf niet aan wat de maximale stroomsterkte is die de batterij aan een omvormer moet leveren.

Een accupakket van 100 Ah kan worden gebruikt met verschillende omvormervermogens en bedrijfsprofielen. De benodigde BMS-stroom is daarom afhankelijk van de stroomvraag van het systeem en de bedrijfsspanning van de accu, evenals de beperkingen van de cellen en de rest van het elektrische systeem.

Voor een omvormer die wisselstroom (AC) levert vanuit een batterij, schat u de gelijkstroom (DC) die uit de batterij wordt getrokken met behulp van:

• I_DC= geschatte gelijkstroom die uit de batterij wordt getrokken, in ampère (A)
• P_AC= uitgangsvermogen van de omvormer (wisselstroom), in watt (W)
• V_batterij= accuspanning bij de te evalueren bedrijfsomstandigheden, in volt (V)
• η = conversie-efficiëntie van de omvormer, uitgedrukt als decimaal getal (bijvoorbeeld 90% = 0,90)

Dit is een schatting voor de ontladingsrichting. Gebruik, indien beschikbaar, de specificaties van de omvormerfabrikant voor het nominale uitgangsvermogen, het rendement en de minimale bedrijfsspanning van de accu. Een berekening met alleen de nominale accuspanning kan de stroomsterkte onderschatten wanneer de accuspanning lager is.

2. Uitgewerkt voorbeeld: Een 5 kW omvormer op een 48 V-accu

Het volgende voorbeeld dient ter illustratie en is geen universele specificatie voor de accuspanning. Stel dat een omvormer 5000 watt (W) wisselstroom moet leveren, de accuspanning op het werkingspunt 44 volt (V) is en het rendement van de omvormer op dat punt 90% bedraagt. Deze twee waarden zijn slechts voorbeeldveronderstellingen en geen DALY-productspecificaties.

Het uiteindelijke ontwerp moet ook rekening houden met de werkelijke gelijkstroomingangslimieten van de omvormer, de toegestane continue ontlaadstroom van de accucellen, de specificaties van de bedrading en connectoren, zekeringen of andere overstroombeveiliging, thermische omstandigheden en eventuele piekbelastingsvereisten.

3. Vergelijk het resultaat met de nominale continue stroomsterkte van het gebouwbeheersysteem (BMS).

Nadat u de benodigde stroomsterkte aan de batterijzijde hebt geschat, vergelijkt u deze met de nominale continue laad-/ontlaadstroom die is gepubliceerd voor het specifieke BMS-model en de configuratie die u overweegt.

Dit zijn de gepubliceerde LK- en LM-continustroomopties die in dit artikel worden gebruikt. Ga er niet van uit dat er een niet-vermelde standaardwaarde bestaat en neem niet aan dat maatwerk mogelijk is zonder schriftelijke bevestiging van de gevraagde configuratie.

Als de berekende continue stroombehoefte hoger is dan 200 A, ga er dan niet van uit dat het parallel schakelen van meerdere BMS-units automatisch een geschikte oplossing met een hogere stroomsterkte oplevert. De volledige batterijarchitectuur, stroomverdeling, beveiligingsstrategie en goedgekeurde configuratie moeten door het engineeringteam worden beoordeeld.

4. Controleer de laadstroom afzonderlijk.

De ontlaadstroom is slechts één aspect van de selectie. Het batterijbeheersysteem (BMS) moet ook geschikt zijn voor de maximale laadstroom die de batterij kan ontvangen van de omvormer/lader, zonne-lader of andere laadbron.

Raadpleeg de documentatie van de lader of omvormer om de maximale laadstroom van de batterij te achterhalen en vergelijk deze met de specificaties van het batterijmanagementsysteem (BMS) en de door de batterijfabrikant toegestane laadstroom. Ga er niet van uit dat de laadstroom gelijk is aan de ontlaadstroom.

Voor een systeem met meer dan één laadbron moet de maximale gelijktijdige laadstroom onder de beoogde bedrijfsomstandigheden worden vastgesteld. Het batterijontwerp en de laadregeling moeten in samenhang worden beschouwd.

5. Verwar continue stroom niet met piekstroom of overspanningsstroom.

Sommige verbruikers trekken bij het opstarten een kortstondige stroompiek. Voorbeelden hiervan zijn motoren, pompen, compressoren en andere apparatuur met een hoge opstartvraag. Een systeem kan daardoor een piekstroom ervaren die hoger is dan de normale bedrijfsstroom.

Voordat u een gebouwbeheersysteem (BMS) selecteert, moet u zowel de continue stroom als de piekstroom vaststellen, inclusief de duur van de piek en de frequentie ervan. Controleer vervolgens de documentatie van het BMS voor de toepasselijke piekstroomlimiet, de duur en het beveiligingsgedrag. Een continue stroomwaarde mag niet worden beschouwd als een piekstroomwaarde, en een piekwaarde mag niet worden beschouwd als een continue stroomwaarde.

6. Controleer het hele accusysteem, niet alleen het BMS.

De BMS-classificatie bepaalt niet zelfstandig de veilige stroomcapaciteit van het complete accupakket. De werkelijke systeemlimiet kan lager liggen vanwege de cellen, busbars, kabels, connectoren, zekeringen, aansluitingen, thermische constructie of omvormerlimieten.

• Batterijcellen: controleer de continue laad- en ontlaadstroomlimieten van de celfabrikant.
• Batterijspanning: gebruik de laagst relevante bedrijfsspanning voor de schatting van de ontlaadstroom, niet alleen de nominale spanning.
• Kabels en aansluitingen: controleer de stroomsterkte, de installatieomstandigheden en de kwaliteit van de aansluiting.
• Overstroombeveiliging: controleer de keuze van de zekering of stroomonderbreker en of deze overeenkomt met het systeemontwerp.
• Temperatuur: houd rekening met de bedrijfsomgeving van de batterij en het batterijbeheersysteem (BMS) en eventuele temperatuurgerelateerde stroombeperkingen.
• Omvormer: controleer het continue vermogen, het piekvermogen, het DC-spanningsbereik en de maximale laadstroom van de accu.

De juiste keuze is degene die voldoet aan de eisen en beperkingen van het complete systeem. Het kiezen van een BMS met een hogere nominale stroomsterkte compenseert niet voor ondergedimensioneerde cellen, bedrading of beveiligingsapparaten.

7. Hoe deze berekening te gebruiken bij het vergelijken van DALY LK en LM

De 4e generatie LK- en LM-modellen van DALY voor energieopslag in huis (BMS) zijn volgens de productinformatie van DALY geschikt voor 8S- en 16S-configuraties (het aantal in serie geschakelde cellen) en Li-ion (lithium-ion) en LiFePO4 (lithium-ijzerfosfaat) batterijen. De gepubliceerde continue laad-/ontlaadstroom bedraagt ​​100 A voor LK en 150 A of 200 A voor LM.

De huidige specificaties vormen slechts een onderdeel van de selectie. Het project moet ook de exacte configuratie van de accuserie, de chemische samenstelling, het omvormermodel, het communicatieprotocol, het parallelpakketplan en de vereiste optionele functies bevestigen. CAN (Controller Area Network) en RS-485 (een seriële communicatie-interfacestandaard) zijn communicatiemogelijkheden op het platform; de aanwezigheid van een interface garandeert op zich geen compatibiliteit met elk omvormermodel.

Bij parallelle batterijsystemen mag u de nominale waarde van één BMS niet vermenigvuldigen met het aantal accupakketten en aannemen dat het resultaat de goedgekeurde systeemstroom is. De parallelle configuratie, stroomverdeling, communicatie tussen de accupakketten en beveiligingslimieten moeten voor het daadwerkelijke ontwerp worden herzien.

8. Informatie die u moet voorbereiden voordat u een BMS-aanbeveling aanvraagt

Een nuttige technische vraag moet de volgende informatie bevatten:

1. Batterijchemie (bijvoorbeeld LiFePO4 of een andere Li-ionchemie).
2. Aantal cellen in serie en het nominale en operationele spanningsbereik van de batterij.
3. Batterijcapaciteit (Ah) en celmodel of specificatieblad van de cel, indien beschikbaar.
4. Fabrikant en exact model van de omvormer.
5. Continu uitgangsvermogen en piekvermogen van de omvormer, inclusief de duur van de piekbelasting.
6. Maximale vereiste continue ontlaadstroom van de batterij.
7. Maximale laadstroom en laadbronnen van de batterij.
8. Vereiste piekstroom en de duur ervan.
9. Vereiste communicatie-interface en -protocol (indien communicatie met de omvormer nodig is).
10. Aantal accupakketten gepland voor parallelbedrijf.
11. Installatietemperatuurbereik en eventuele benodigde optionele functies.

Conclusie

Om een ​​BMS-stroomsterkte te selecteren voor een thuisbatterij voor energieopslag, begin je met het vermogen dat de omvormer vraagt ​​en bereken je de stroomsterkte aan de batterijzijde bij de betreffende batterijspanning en het rendement van de omvormer. Controleer vervolgens de laadstroom, de piekbelasting, de cellimieten, de bedrading, de beveiligingsvoorzieningen, de temperatuur en de exacte BMS-configuratie.

Voor de 4e generatie energieopslagsystemen voor thuisgebruik van DALY is de gepubliceerde LK-optie beoordeeld op 100 A continu, terwijl de LM-opties beoordeeld zijn op 150 A of 200 A continu. Deze beoordelingen geven een indicatie van de mogelijkheden; de juiste keuze hangt af van de geverifieerde vereisten en limieten van het complete batterijsysteem.

Vraag een technische beoordeling van de gebouwbeheersysteemselectie aan.

Als u een accupakket voor energieopslag thuis ontwikkelt, deel dan de specificaties van uw accu's, het aantal in serie geschakelde accu's, het spanningsbereik, het omvormermodel, de continue en piekstroomvereisten, de laadstroom en de geplande parallelle accuconfiguratie met DALY. Het technische team kan deze informatie beoordelen en bevestigen welke LK/LM-configuratie, indien van toepassing, geschikt is voor uw project.