Как подобрать высоковольтную батарею к HV-инвертору: диапазон напряжения, число модулей и ток
Высоковольтная батарея собирается последовательным соединением модулей, и её напряжение должно оставаться в рабочем диапазоне батарейного входа инвертора на всём пути от разряженного состояния до полного заряда, в том числе зимой. Поэтому число модулей выбирают не только по ёмкости, но и по окну напряжения и по току входа. Ниже — расчёт с ходом на примере стойки BOS-G и инвертора SG01HP3.
Три проверки вместо одной
Разбор LV или HV отвечает на вопрос, какой тип накопителя выбрать. Здесь — следующий шаг: у вас уже есть HV-инвертор, и нужно понять, сколько модулей к нему подключать и что проверить. Одной ёмкости недостаточно. Подбор состоит из трёх проверок.
- Напряжение. Батарея в полностью заряженном и в разряженном состоянии должна укладываться в окно батарейного входа инвертора.
- Ток. Ток батареи при полной мощности инвертора не должен превышать допустимый для батареи и для входа.
- Связь и состав. Батарея и инвертор должны быть совместимы по протоколу, а модули — одной серии и одной версии.
Значения окна и токов всегда берутся из паспорта конкретной пары. Ниже используются данные, указанные на страницах каталога: стойка Deye BOS-G60 (12 модулей по 51,2 В, номинал 614,4 В, 100 А·ч, совместимость с SG01HP3 и SG02HP3, окно HV 500–850 В) и инвертор SUN-20K-SG01HP3-EU (20 кВт, на странице батарейный вход указан как HV 150–850 В). Различие в нижней границе возникает из-за разных способов записи: инвертор допускает широкий вход, а стойка заявлена на окно 500–850 В. Работать нужно по более узкому окну из паспорта батареи и инструкции инвертора.
Как перевести число ячеек в напряжение
Модуль LFP на 51,2 В состоит из 16 последовательных ячеек: 16 × 3,2 В = 51,2 В. Напряжение батареи равно числу модулей, умноженному на 51,2 В, а число ячеек в цепочке — числу модулей, умноженному на 16. Ориентиры для оценки берутся на ячейку:
- номинальное — около 3,2 В;
- полный заряд — около 3,55 В;
- конец разряда — около 2,9 В.
Это оценка. Точные пороги задаёт BMS изготовителя, и в паспорте они указаны для модуля или стойки. Также напряжение зависит от нагрузки и температуры: под током оно проседает при разряде и выше при заряде, зимой проседание сильнее. Поэтому проверять нужно с запасом, а не «впритык».
Пример для 12 модулей: 12 × 16 = 192 ячейки. Номинал: 192 × 3,2 В = 614,4 В. Полный заряд: 192 × 3,55 В ≈ 681,6 В. Конец разряда: 192 × 2,9 В ≈ 556,8 В. Весь диапазон 556,8–681,6 В целиком лежит внутри окна 500–850 В с запасом около 57 В снизу и 168 В сверху.
Таблица: число модулей и окно 500–850 В
Оценка по тем же ориентирам (3,2 / 3,55 / 2,9 В на ячейку), окно взято по странице стойки BOS-G60. Точные значения и допустимое число модулей в стойке указаны в паспорте изделия.
| Модулей | Ячеек | Номинал, В | Полный заряд, В (оценка) | Конец разряда, В (оценка) | В окне 500–850 В |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 128 | 409,6 | 454 | 371 | нет, ниже окна |
| 9 | 144 | 460,8 | 511 | 418 | нет, номинал ниже окна |
| 10 | 160 | 512 | 568 | 464 | только частично: конец разряда ниже 500 В |
| 11 | 176 | 563,2 | 625 | 510 | да, но запас снизу около 10 В |
| 12 | 192 | 614,4 | 682 | 557 | да, запас с обеих сторон |
| 14 | 224 | 716,8 | 795 | 650 | да, запас сверху около 55 В |
| 15 | 240 | 768 | 852 | 696 | нет, полный заряд выше окна |
Таблица показывает два вывода. Во-первых, допустимых вариантов немного: слишком мало модулей — батарея «проваливается» ниже окна, слишком много — упирается в верхний предел. Во-вторых, строки с 11 и 14 модулями формально проходят, но не являются штатными конфигурациями: готовая стойка комплектуется заводским числом модулей, и менять его самостоятельно нельзя.
Почему нельзя добавить «ещё один модуль» в готовую стойку
Стойка рассчитана и испытана на заводское число модулей, на него настроены BMS-контроллер, защиты и коммутация. Лишний модуль меняет напряжение, а иногда и нарушает работу контроллера. Менять состав стойки допустимо только по инструкции изготовителя и силами обученного персонала.
Ток при полной мощности
Напряжение определяет ток: чем выше напряжение, тем меньше ток при той же мощности. Для SUN-20K на 20 кВт при номинале 614,4 В: 20 000 Вт / 614,4 В ≈ 32,6 А. В конце разряда напряжение ниже, ток выше: 20 000 Вт / 556,8 В ≈ 35,9 А. С учётом КПД инвертора ток батареи ещё немного выше, поэтому для запаса можно считать около 37 А.
Сравним с ёмкостью. Стойка на 100 А·ч при токе 36 А работает со скоростью около 0,36 C, то есть полная мощность инвертора использует стойку примерно за 2,8 часа. Это штатный режим для стойки такого класса, но допустимый длительный ток заряда и разряда всё равно нужно сверить с паспортом.
Теперь инвертор на 50 кВт: 50 000 Вт / 614,4 В ≈ 81,4 А. На одну стойку на 100 А·ч это скорость около 0,8 C. Многие стойки в длительном режиме столько не отдают, поэтому для SUN-50K берут параллельно несколько стоек: при двух стойках ток делится примерно пополам, около 41 А на каждую. Пример сборки такой системы приведён в разборе SUN-50K + BOS-G.
Несколько стоек в параллели
Ёмкость системы наращивают не добавлением модулей в стойку, а параллельным соединением стоек. Напряжение при этом остаётся прежним, ёмкость и допустимый ток суммируются. На странице стойки сказано, что параллельные стойки дают сотни кВт·ч, а у флагманских моделей с двумя батарейными входами можно вести две группы раздельно.
Параллель требует аккуратности.
- Стойки должны быть одной модели и, по возможности, одной партии и версии прошивки.
- Перед подключением состояния заряда и напряжения стоек должны быть близки, иначе при замыкании потечёт уравнительный ток. Порядок выравнивания и включения описан в инструкции изготовителя.
- Количество стоек в параллели ограничено возможностями инвертора и схемой связи: максимум указан в инструкции.
- Кабели от каждой стойки до точки соединения делают одинаковой длины и сечения, чтобы токи делились ровно.
Зима и напряжение
Проверку окна полезно повторить для холодных условий. При низкой температуре внутреннее сопротивление ячеек растёт, и под нагрузкой напряжение проседает сильнее, чем летом. Для 192 ячеек проседание на несколько сотых вольта на ячейку даёт разницу в десятки вольт на всей цепочке. Для конфигурации с запасом, как в строке про 12 модулей, это не проблема. Конфигурация с запасом всего в 10 В проблемой станет.
Кроме того, заряд LFP при отрицательной температуре ячеек запрещён, и BMS его ограничивает; помещение для батареи должно поддерживать температуру в допустимых паспортом пределах.
Связь и безопасность
Совместимость по напряжению — не всё. Батарея и инвертор обмениваются данными по CAN или RS485: инвертор получает от BMS допустимые токи, напряжения и состояние заряда. Если связь не настроена или выбран неверный профиль, инвертор будет работать вслепую или откажется заряжать. Подробности — в материале о связи батареи и инвертора по CAN и RS485.
Напряжение 600–700 В постоянного тока опасно для жизни, и такая батарея не отключается как обычный бытовой аппарат: после размыкания внутри модулей остаётся напряжение. Монтаж, подключение и обслуживание HV-систем выполняет обученный установщик по инструкции изготовителя; правила описаны в разборе о безопасности обслуживания высоковольтной батареи.
Частые вопросы
Можно ли подключить к HV-инвертору всего несколько модулей?
Число зависит от окна конкретного инвертора. Для окна 500–850 В нужно не менее 11 модулей по 51,2 В, а штатная конфигурация определяется паспортом. Слишком низкое напряжение батареи инвертор не примет.
Что делать, если напряжение батареи вышло за окно?
Это признак неверной конфигурации или неисправности. Батарея отключится по защите BMS, инвертор перейдёт в ошибку. Самостоятельно перекладывать модули не стоит: вызовите установщика.
Можно ли смешивать модули разных поколений?
Нет, если это не предусмотрено изготовителем. У модулей разных версий могут различаться ёмкость, внутреннее сопротивление и пороги BMS.
Как проверить подбор без расчёта?
Сверьте по паспорту три значения: окно напряжения входа инвертора, номинал и пределы напряжения батареи, максимальный ток батареи. Если все три совпадают с запасом, пара подобрана верно.
Короткий вывод
Подбор HV-батареи начинается не с ёмкости, а с напряжения: число модулей умножают на 16 ячеек и сверяют напряжение заряженной и разряженной батареи с окном входа инвертора, затем считают ток по формуле «мощность делить на напряжение». Готовую стойку не достраивают лишними модулями, ёмкость наращивают параллельными стойками, а все цифры берут из паспорта пары. Работы на HV-системе выполняет установщик.