Посібник з конфігурації пакету акумуляторів: Як вибрати правильну конфігурацію S і P для літієвих акумуляторів

Вибір правильної конфігурації батарейного пакета є обов’язковим при розробці індивідуального рішення для літій-іонної батареї. Спосіб з’єднання акумуляторних елементів безпосередньо впливає на напругу пакета, ємність, потужність та сумісність з кінцевим застосуванням.

 

Для власників брендів та виробників обладнання, розуміння конфігурації літій-іонних батарей допомагає забезпечити, щоб батарейна система відповідала вимогам продукту, незалежно від того, чи це промислове обладнання, морські застосування, рішення для мобільності або системи зберігання енергії.

 

Конфігурація батарейної пакета головним чином складається з двох методів з'єднання: послідовне з'єднання (S), яке визначає напругу, і паралельне з'єднання (P), яке визначає ємність і час роботи.

 

Цей керівництво пояснює, як працюють конфігурації S і P, поширені налаштування, такі як 12S і 16S пакети акумуляторів LiFePO4, і як вибрати правильну конфігурацію для вашого унікального проекту акумулятора.

 

Що таке конфігурація батарейного збору?

 

Конфігурація пакета акумуляторів полягає в тому, як окремі елементи акумуляторів з'єднуються для отримання необхідного напруги, ємності та продуктивності для конкретного застосування.

 

У дизайні літієвих акумуляторів дві основні методи з’єднання визначають характеристики акумулятора:

• Послідовне з'єднання (S) збільшує напругу батареї 
• Паралельне з'єднання (P) збільшує ємність батареї та час роботи 

 

Об’єднуючи різні конфігурації S і P, виробники акумуляторів можуть розробляти спеціалізовані батарейні збори для різноманітних застосувань, від переносних пристроїв до промислового обладнання та систем зберігання енергії.

 

Для брендів зрозуміння конфігурації батарейного пакету допомагає забезпечити, щоб вибране рішення щодо батареї відповідало потребам продукту з точки зору продуктивності, надійності та сумісності.

 

Розуміння конфігурації серії (S)

Що означає "S" у батарейних блоках?

У пакеті літієвих батарей, "S" вказує на конфігурацію серії, який визначає кількість елементів акумулятора, з'єднаних послідовно. Коли елементи з'єднані послідовно, їхні напруги додаються, а ємність батареї (А·год) залишається незмінною.

Для акумуляторів LiFePO4 з номінальною напругою елемента 3,2 В різні конфігурації послідовності створюють різні платформи напруги:

Налаштування серії	Номінальна напруга
4S	12,8 В
8S	25,6 В
12С	38,4 В
16S	51,2 В

 

Конфігурація серії визначає напругу батареї і повинна вибиратися з урахуванням вимог до кінцевої системи продукту.

 

Наприклад, багато застосувань класу 48В використовують конфігурації батарей 16S LiFePO4, оскільки вони надають платформу з номінальним напругою 51,2 В, яка відповідає загальним системним вимогам.

 

Розуміння паралельної конфігурації (P)

Що означає "P" у батарейних блоках?

 

У літієвій батареї, "P" означає паралельну конфігурацію, яка визначає, скільки однакових рядів елементів з'єднуються разом для збільшення ємності батареї та доступної енергії.

 

Коли акумуляторні елементи з'єднані паралельно:

• Потужність акумулятора (А·год) збільшується 
• Доступна енергія зростає 
• Напруга батареї залишається незмінною 

 

На відміну від конфігурації серії (S), яка визначає платформу напруги батареї, паралельна конфігурація головним чином впливає на те, скільки енергії може зберігати батарея та як довго продукт може працювати.

 

Відносини можна виразити так:

Потужність акумулятора = Потужність елемента × Кількість паралельних стрічок

 

Для індивідуальних рішень з літій-батареями виробники можуть налаштовувати паралельну конфігурацію відповідно до необхідного часу роботи, енергетичної ємності та вимог до продукту, підтримуючи при цьому ту саму платформу напруги.

Як паралельна конфігурація впливає на ємність батареї

Наприклад, використовуючи 100Аг LiFePO4 елементи:

 

Конфігурація	Напруга	Ємність	Енергія
16S1P	51,2 В	100 Аг	5.12 кВт·год
16S2P	51,2 В	200 Ач	10.24 кВт·год

 

Обидві конфігурації використовують ту саму послідовність 16S, тому напруга батареї залишається на рівні 51,2 В.

 

Різниця в паралельній конфігурації:

 

• 16S1P використовує один паралельний рядок і надає нижчий обсяг
• 16S2P використовує два паралельних рядки і надає подвійну місткість

 

Це означає, що батарейний збірник 16S2P може зберігати більше енергії та підтримувати довший час роботи без зміни напругової платформи, необхідної для обладнання.

 

Для брендів, що розробляють продукцію, яка працює від батарей, збільшення паралельної конфігурації зазвичай розглядається, коли продукт потребує довшого часу роботи, більшої енергетичної місткості або зменшення частоти зарядки.

 

Однак додавання більше паралельних стрічок також збільшує розмір, вагу та вартість батареї. Тому остаточну конфігурацію слід вибирати на основі реальних вимог до продукту, умов встановлення та позиціонування цільового ринку.

 

Поширені конфігурації акумуляторних батарей

 

Різні застосування потребують різних конфігурацій літієвих батарейних акумуляторів залежно від їхнього напруги, потужності та вимог до продуктивності.

 

Для акумуляторів LiFePO4 поширені послідовні конфігурації 4S, 8S, 12S та 16S. Шляхом налаштування кількості елементів, з'єднаних послідовно та паралельно, виробники можуть створювати рішення для акумуляторів з різними напругами та енергетичними ємностями.

 

Наведена нижче таблиця показує кілька широко використовуваних конфігурацій літій-батарей:

 

Конфігурація	Номінальна напруга	Типові застосування
4S	12,8 В	Плавзасоби, морські системи, переносні засоби
8S	25,6 В	Промислове обладнання, маленькі електричні системи
12С	38,4 В	AGV, робототехніка, обладнання для рухомості
16S	51,2 В	Системи зберігання енергії, БЕП, промислові застосування

 

Акумуляторна батарея 12S використовує 12 Акумулятори LiFePO4 з'єднані послідовно для забезпечення номінальної напруги 38,4 В, що робить їх придатними для застосувань, які потребують балансу між потужністю та розміром системи.

 

Акомулятор 16S LiFePO4 використовує 16 елементів, з'єднаних послідовно, щоб забезпечити номінальну напругу 51,2 В, яка широко використовується в літій-іонних системах класу 48 В, включаючи зберігання енергії та промислові застосування.

 

Після конфігурації серії, виробники батарей також можуть налаштувати паралельну конфігурацію для збільшення ємності та тривалості роботи, підтримуючи необхідний напруговий рівень.

 

Наприклад, батарейна збірка 16S може бути налаштована з різними паралельними конфігураціями для задоволення різних енергетичних потреб без зміни системного напруги.

 

Як вибрати правильну конфігурацію батарейної пакета?

 

Для брендів продуктів, що працюють на батарейках, вибір правильної конфігурації батарейного комплекту — це важлива дія, яка безпосередньо впливає на продуктивність, досвід користувача та позиціонування на ринку.

 

Найкращим рішенням для батареї не завжди є та, що має найбільшу потужність або найбільший розмір батареї. Натомість, виробникам потрібно вибирати конфігурацію, яка відповідає їхнім технічним вимогам, включаючи очікуваний час роботи, потужність, розмір продукту, цільову вартість та потреби у подальшому розвитку.

 

Типовий процес вибору починається з визначення необхідної напруги, обчислення необхідної енергетичної потужності, оцінки потужності, і підтвердження сумісності з повною системою.

Визначте необхідне напругу (серійна конфігурація – S)

 

Перший крок у виборі конфігурації батареї — це визначення необхідної напруги платформи для продукту.

Конфігурація серії визначає напругу батареї і має відповідати вимогам кінцевого застосування. Вибір правильної платформи напруги допомагає забезпечити сумісність продукту та уникнути потенційного перероблення під час розробки.

Наприклад, багато застосувань класу 48В використовують конфігурації акумуляторів LiFePO4 16S, які забезпечують платформу з номінальною напругою 51,2 В, придатну для широкого діапазону систем зберігання енергії та промислових застосувань.

При роботі з постачальником акумуляторів, бренди повинні підтвердити необхідну платформу напруги на ранній стадії розробки, щоб забезпечити відповідність рішення щодо акумулятора вимогам продукту.

Визначте необхідну ємність акумулятора (паралельна конфігурація – P)

 

Після підтвердження напруги платформи наступним кроком є визначення того, скільки енергії батарея має зберігати.

 

Потужність батареї визначає, як довго продукт може працювати або скільки енергії він може надати.

 

Базовий розрахунок це:

 

Необхідна енергія (кВт·год) = Потужність споживання (кВт) × Час роботи (год)

 

Наприклад, якщо продукт для зберігання енергії в житловому будинку повинен забезпечувати 5 кВт·год корисної енергії, систему акумуляторів 51,2 В потрібно приблизно:

 

5000Вт·г ÷ 51,2В ≈ 100А·г

 

Якщо потрібно більше енергозберігання, можна приєднати додаткові модулі акумуляторів паралельно для збільшення загальної ємності.

 

Однак збільшення ємності батареї також впливає на вартість продукту, розмір, вагу та вимоги до встановлення. Для брендів метою є не максимізувати потужність батареї, а знайти конфігурацію, яка найкраще відповідає потребам клієнтів і позиціонуванню продукту.

Оцініть потужність джерела живлення та ефективність батареї

Потужність визначає, як довго продукт може працювати, але не повністю визначає, чи може батарея підтримувати необхідну продуктивність.

 

Деякі додатки потребують більшої потужності, особливо продукція, що використовує двигуни, інвертори, або інші компоненти з раптовим попитом на живлення.

 

Наприклад, система зберігання енергії для будинку може мати достатню потужність для щоденного споживання енергії, але батарея все ще потребує достатньої здатності до розрядки, щоб підтримувати високопотужну побутову техніку під час аварійного режиму.

 

Тому, брендам слід підтвердити як очікувану потребу в енергії, так і піковий потужність при виборі рішення для акумулятора. Рішення для акумулятора має надавати достатню потужність для підтримки експлуатаційних потреб продукту.

Підтвердити сумісність BMS та зарядки

Для індивідуальних рішень з акумуляторами, пакет акумуляторів, BMS, і система зарядки мають працювати разом як єдине повне рішення.

 

Замість того, щоб вибирати ці компоненти окремо, брендам слід працювати з досвідченим постачальником батарей, щоб забезпечити сумісність системи батареї з кінцевими вимогами до продукту.

 

Надійний партнер-батарея може допомогти оцінити необхідну конфігурацію, рішення для зарядки та сумісність системи під час процесу розробки, зменшуючи проблеми інтеграції та покращуючи надійність продукту.

Розгляньте позиціонування продукту та середовище застосування

 

Конфігурація батареї також має відповідати стратегії кінцевого продукту.

 

Портативний продукт зі зберігання енергії може мати пріоритет у компактному розмірі та зручності транспортування, тоді як комерційна система зі зберігання енергії може зосередитися більше на більшій потужності та довготривалій надійності.

 

Розмір продукту, умови встановлення, вимоги до цільового ринку та потреби у сертифікації повинні бути враховані до завершення рішення щодо акумулятора.

 

Оцінюючи ці фактори на початку розробки продукту, бренди можуть зменшити ризики переробки та створити акумуляторний продукт, який краще відповідає очікуванням клієнтів.

Налаштуйте рішення для правильної батарейної пакет з ACE Battery

Вибір правильної конфігурації батареї потребує більше, ніж вибір напруги та ємності. Акумулятор ACE допомагає брендам розвивати рішення для спеціально зроблених літій-батарей на основі вимог до продукту, включаючи енергетичні потреби, умови застосування та сумісність систем.

 

Від проектування конфігурації та інтеграції BMS до тестування та підтримки виробництва, ACE Battery допомагає перетворити концепції продуктів у надійні рішення з батареями.

 

Зверніться до ACE Battery, щоб обговорити ваші індивідуальні вимоги до батарейних блоків.