寒冷時に家庭用バッテリーが異なる充電および放電限界を必要とする理由

午前6時、バッテリーは家を電力供給できますが、充電の準備ができていないかもしれません。

LFP家庭用バッテリーは、同じ低温で異なる充電および放電限界を持つことがあります。寒いセルは、BMSが充電を減少またはブロックする間に放電が許可される場合があります。低温での充電は、適切でない条件下でのリチウムの析出を含む異なる電気化学的リスクを生じさせるためです。設置者にとって、実際の質問は単に「バッテリーは0°C以下で動作しますか？」ではなく、「メーカーは実際のセル温度でどれだけの充電および放電電力を許可していますか？」です。

この違いは、屋根上太陽光発電や短時間のオフピーク料金を利用する家庭にとって重要です。寒い朝に家庭用負荷を運転できるバッテリーでも、PVの余剰を完全に吸収したり、安価な電力ウィンドウ中に十分に早く再充電したりできない場合があります。

06:00 — ガレージは寒い

LFP家庭用バッテリーが暖房のないガレージに設置されていると仮定します。

一晩で、バッテリーセルは冷たくなりました。家主は目を覚まし、最初は矛盾しているように見えるものを見ます：

バッテリー放電：利用可能

バッテリー充電：制限

矛盾はありません。

充電と放電はリチウムイオンを反対方向に移動させ、低温はプロセスに異なる影響を与えます。充電中、寒冷条件はリチウムイオンの輸送を遅くし、リチウムが適切に挿入されるのではなく、グラファイトアノードに析出するリスクを高める可能性があります。

そのため、放電が完全に無効になる前に充電限界が制限的になることがあります。

正確な温度と電流の閾値は製品固有のものであり、バッテリーメーカーの文書とBMS制御戦略から得られるべきです。普遍的なインターネットルールからではありません。

08:30 — 太陽光が利用可能ですが、バッテリーはノーと言っています

屋根上PVシステムは現在、次のように生成しています：

4.5 kW

家は消費しています：

1.2 kW

潜在的な余剰：

4.5 − 1.2 = 3.3 kW

穏やかな日には、バッテリーがインバータとバッテリーの限界を許可する場合、その余剰のほとんどまたはすべてを吸収する可能性があります。

しかし、寒いバッテリーが現在許可しているのは1.5 kWの充電.

残りのPVエネルギーは別の目的地を必要とします。

システム構成によっては、次のようになります：

別の家庭用負荷によって使用される

グリッドに輸出される

または

制限される

これが、次のようなデータシートの記述が重要である理由です：

動作温度：−20°Cから55°C

それだけでは、冬の充電について十分な情報を教えてくれません。

以下について別々の情報が欲しいです：

充電温度

放電温度

低温時の許容充電電流

許容放電電流

バッテリー加熱機能の有無

セル温度の変化に伴うBMSの制限変更方法

全体の動作温度範囲は、メーカーが明確にその解釈を支持しない限り、その範囲全体での完全な充放電能力と解釈すべきではありません。

10:30 — セル温度、天気アプリの温度ではなく

もう一つの誤りは、屋外の気温をバッテリー温度のように扱うことです。

例えば天気アプリがこう言ったとします：

−3°C

それがバッテリーセルの温度が−3°Cであることの証明にはなりません。

バッテリーは以下のような状態かもしれません：

断熱されたガレージの中

屋外の筐体の中

前の運転で温まっている

内部加熱装置が装備されている

または最寄りの気象観測所とは異なる局所的な条件にさらされている

BMSは自身の温度測定値と設定された制限に基づいて動作します。

システム設計では、したがって熱的条件が重要ですバッテリーの単に都市の冬の設計温度ではありません。

12:00 — バッテリーが温まり、充電制限が変わります

正午頃には周囲温度が上昇し、バッテリーは温まっています。

仮にBMSが今こう許可するとします：

60Aの充電電流

公称値を使った簡易計算では51.2 Vバッテリー：

51.2V × 60A = 3.07kW

それ3.07kWは算術的に導き出された値です測定された充電結果ではありません。実際のバッテリー電圧はSoCや動作によって異なり、インバータの制限、BMSロジック、温度、その他のシステム制約が利用可能な充電電力を減少させる可能性があります。

この区別は重要です。

もしメーカーが公表したバッテリー仕様が次のように言っているなら：

公称51.2 V

と

関連条件下で許可される充電電流60 A

これらの値からおおよその電力を計算できます。

その結果を再ラベル付けすべきではありません：

測定された充電電力：3.07 kW

誰かが実際に測定した場合を除いて。

公表された導出された, 値と測定された値の間のその区別は、バッテリーサイズ計算を後で監査しやすくします。さて、別の家庭を考えてみましょう。

寒冷時はバッテリーを空にせずに料金戦略を破ることがあります

それは、次の時間帯の安い電気を使用する時間帯別料金を利用しています：

02:00–04:00

バッテリーは、

8 kWh安い時間帯が終わる前に回復する必要があります。最初のチェックでは損失を無視すると：

8 kWh ÷ 2 h = 4 kW

したがって、バッテリーは充電損失を考慮する前に、約4 kWの平均充電電力が必要です。

しかし、寒冷温度のBMS制御がその時間帯のほとんどでバッテリーを次のように制限すると想像してください：

2 kW

その時間帯のほとんどの間。

完璧な効率でも：

2 kW × 2 h = 4 kWh

安い期間中に意図された8 kWhの半分しか追加できません。

安い時間帯に追加できるのは、予定されている8 kWhのうち半分だけです。

バッテリーが必ずしも故障しているわけではありません。

料金戦略と寒冷時の充電能力は単純に一致しません。

これが記事の理由です。短いオフピークウィンドウで家庭用バッテリーを充電するのに必要なkWはどれくらいですか？寒冷時のバッテリー設計と密接に関連しています：料金が必要な充電kWを決定し、バッテリー温度がそのkWの実際に利用可能な量を決定します。

ヒーターが質問を変えます

一部のバッテリーシステムは、セルを許容範囲内の充電範囲に持ってくるために加熱または熱制御戦略を使用します。

加熱がある場合、私は以下で止まることはありません：

自己加熱：はい

私は尋ねます：

加熱はいつ始まりますか？

それを動かすのはバッテリー、PV、またはグリッドですか？

それはどれくらいの電力を消費しますか？

期待される条件下でのウォームアップにはどれくらいの時間がかかりますか？

閾値に達した後、フル充電電流はすぐに利用可能になりますか？

これらの質問は重要です。なぜなら、加熱はエネルギーと時間を消費するからです。

長い夜間料金ウィンドウを持つ住宅所有者にとっては、それを調整するのは簡単かもしれません。

2時間の安いウィンドウを持つ人にとっては、その期間の一部をバッテリーの加熱に費やすことが、充電に利用可能なエネルギーを実質的に減少させる可能性があります。

放電制限は依然として重要です

低温充電がより注意を必要とするという事実は、放電が無制限であることを意味するわけではありません。

寒冷温度は利用可能な電力を減少させ、内部抵抗を増加させ、電圧の挙動に影響を与え、BMSの出力制限を引き起こす可能性があります。

したがって、私は決して以下を引用しません：

放電は氷点下で機能します

まるでそれが意味するかのように：

フル定格放電電力が最小仕様を超えるすべての温度で利用可能です。

バックアップ設計のために、設置者は寒冷時の放電能力が必要なものをサポートできるかどうかを確認する必要があります：

ヒートポンプ

井戸ポンプ

冷蔵

照明

およびその他の重要な負荷。

十分なkWhを含むバッテリーでも、温度依存のkW制限がある可能性があります。

冷たい場所のバッテリーを見積もる前に確認すべきこと

未加熱のガレージ、ユーティリティルーム、または屋外に設置されたRuibit/Dawnice Home ESSの場合、以下の正確なモデル文書が必要です：

確認	なぜ重要なのか
充電温度範囲	充電境界を定義する
放電温度範囲	バックアップ/運用境界を定義する
低温充電電流	利用可能な充電kWを決定する
低温放電電流	利用可能な負荷電力を決定する
温度センサー	BMSが実際に監視しているものを示す
加熱システム	充電能力を回復する可能性がある
インバーター充電制限	次のボトルネックになる可能性がある
設置環境	おそらくセル温度を決定する

その後、これらの制限をバッテリーが実行しなければならない実際の仕事と比較します。

太陽光自家消費のために：

期待される冬のPV余剰を吸収できますか？

時間帯別充電のために：

安価な料金ウィンドウ内で再充電できますか？

バックアップ用：

予想される冬のバッテリー温度で必要な負荷を供給できますか？

それは3つの異なる質問です。

寒冷地でのサイズ設定にはkWhと温度依存のkWの両方が必要

バッテリーは夜間のために十分な蓄えエネルギーを持っていても、翌朝は充電が遅すぎることがあります。

名目上のインバータ出力が十分であっても、セルが冷たいとBMSによって制限されることがあります。

充電が制限されている間でも、放電が続くことがあります。

したがって、ある一つのラインからの寒冷地用の家庭ESSを承認することはありません。動作温度.

充電および放電の制限を別々に確認し、どの値が公表された仕様で、どの値が導出された計算であるかを特定し、それらの制限をサイトの太陽光プロファイル、料金ウィンドウ、およびバックアップ負荷に対してテストしてください。寒冷時には、使用可能なバッテリー電力が使用可能なバッテリーエネルギーと同じくらい重要です。