يعد اختيار التكوين المناسب لحزمة البطارية أمرًا أساسيًا لتصميم أو اختيار نظام تخزين الطاقة. بالنسبة للتطبيقات التي تتراوح بين بنوك الطاقة الذاتية الصنع إلى بنوك الطاقة ذات الجهد العالي أنظمة تخزين الطاقة التجارية (ESS)، وفهم مصطلحات مثل 8S2P, 16S2Pأو 96S2P يؤثر بشكل مباشر على الأداء والتكلفة والسلامة وتوافق النظام.
يوضح هذا المستند تفاصيل هذه التكوينات، ويوضح توصيلات الخلايا المتسلسلة والمتوازية ويوفر إرشادات لاختيار الإعداد الأمثل لحزمة البطاريات لتطبيقات محددة.
ماذا تعني 4S1P و8S2P و16S2P و96S2P؟
الترميز XSYP يصف كيفية اتصال الخلايا:
- S (سلسلة): الخلايا المتصلة من طرف إلى طرف، مما يزيد من إجمالي الفولطية
- ع (بالتوازي): الخلايا المتصلة جنباً إلى جنب، مما يزيد من إجمالي السعة
| التكوين | الخلايا (متسلسلة × متوازية) | إجمالي الخلايا | الجهد النموذجي | السعة النموذجية |
|---|
| 4S1P | 4 × 1 | 4 | 12.8V | 1× سعة الخلية 1× سعة الخلية |
| 8S2P | 8 × 2 | 16 | 25.6V | 2× سعة الخلية 2× |
| 16S2P | 16 × 2 | 32 | 51.2V | 2× سعة الخلية 2× |
| 96S2P | 96 × 2 | 192 | 307.2V | 2× سعة الخلية 2× |
التطبيقات النموذجية
- 4S1P: صغيرة بطارية ليثيوم 12 فولت مثل المقطورات أو محركات التصيد أو مجموعات الطاقة الشمسية الأساسية
- 8S2P: أنظمة تخزين الطاقة الشمسية متوسطة الحجم 24 فولت أو أنظمة الطاقة الاحتياطية
- 16S2P: تجهيزات الطاقة الشمسية عالية السعة 48 فولت عالية السعة و ESS التجارية
- 96S2P: السيارات الكهربائية ذات الجهد العالي (EVs) والمركبات الكهربائية الاحتياطية الصناعية وتخزين الشبكة
شرح التوصيلات المتسلسلة مقابل التوصيلات المتوازية
ما هي المتسلسلة (S)؟
توصيل الخلايا في السلسلة تضيف جهدها بينما تظل السعة كما هي.
- مثال على ذلك: خلية LiFePO4 واحدة LiFePO4 = 3.2 فولت، جهد حزمة 100 أمبير 4S = 4 × 3.2 فولت = 12.8V، السعة = 100 أمبير/ساعة جهد حزمة 16S = 16 × 3.2 فولت = 51.2V، السعة = 100 أمبير
حالة الاستخدام: عندما يتطلب نظامك جهداً أعلى (على سبيل المثال، تشغيل المحولات أو المحركات).
ما هو الموازي (P)؟
توصيل الخلايا في موازٍ يضيف السعة بينما يظل الجهد ثابتًا.
- مثال على ذلك: الخلية الواحدة = 3.2 فولت، 100 أمبير سعة العبوة 2P = 2 × 100 أمبير = 200 أمبير/ساعة، الجهد = 3.2 فولت
حالة الاستخدام: عندما تريد وقت تشغيل أطول أو زيادة تخزين الطاقة.
حساب الجهد والقدرة والطاقة
| المعلمة | مثال (16S2P LiFeFePO4 16S2P، 100Ah خلايا) |
|---|
| الجهد الكلي = الجهد الكلي للخلية V × S | 3.2V × 16 = 51.2V |
| السعة الإجمالية = السعة الكلية للخلية آه × ف | 100 أمبير × 2 × 2 = 200 أمبير/ساعة |
| إجمالي الطاقة = V × آه / 1000 | 51.2 فولت × 200 أمبير/ساعة = 10.24 كيلوواط/ساعة |
أمثلة على حزمة البطارية الواقعية
| التطبيق | التكوين | الفولتية | الطاقة الاستيعابية | الملاحظات |
|---|
| بطارية عربة سكن متنقلة | 4S2P | 12.8V | 200 أمبير/ساعة | مثالية لأنظمة التيار المستمر بجهد 12 فولت |
| الصفحة الرئيسية ESS | 16S1P | 51.2V | 100 أمبير/ساعة | نظام 48 فولت القياسي |
| عربة الغولف | 8S3P | 25.6V | 300 أمبير/ساعة | مناسب لأنظمة 24 فولت |
| نظام ESS الصناعي | 96S2P | 307.2V | 200 أمبير/ساعة | جهد عالي، طاقة عالية |
السلسلة مقابل التوازي: أيهما يجب أن تختار؟
سلسلة (جهد أعلى)
المزايا:
- توفر جهداً أعلى للأحمال القوية
- يقلل التيار المنخفض من قياس الأسلاك وفقدان الطاقة
- متوافق مع مدخلات الجهد العاكس القياسية
العيوب:
- يتطلب موازنة دقيقة لنظام إدارة المباني لمنع عدم تطابق الخلايا
- يمكن أن يؤثر فشل خلية واحدة على الحزمة بأكملها
متوازي (سعة أعلى)
المزايا:
- زيادة وقت التشغيل وتخزين الطاقة بشكل عام
- أسهل لاستبدال الخلايا الفردية
- مناسبة لاحتياجات الجهد المنخفض والسعة العالية
العيوب:
- يتطلب تيار أعلى كابلات أكثر سمكًا وتبريدًا أفضل
- خطر اختلال التوازن الحالي بسبب الشيخوخة غير المتساوية
مقارنة موجزة
| الميزة | السلسلة | موازٍ |
|---|
| الزيادات | الفولتية | الطاقة الاستيعابية |
| السحب الحالي | أقل | أعلى |
| الاستخدام النموذجي | المحركات والعاكسات | طاقة احتياطية ووقت تشغيل طويل |
| التحدي الرئيسي | موازنة الجهد | الموازنة الحالية |
ملاحظة السلامة: يمكن أن يؤدي الخلط غير السليم بين السلسلة المتوازية إلى اختلال توازن الخلية وهروب حراري وأعطال في نظام إدارة البطاريات. استشر الخبراء دائماً عند تصميم حزم البطاريات.
تكوينات خلايا LiFeFePO4 وخلايا أيونات الصوديوم
مقارنة جهد أيون الصوديوم مقابل جهد LiFeFePO4
- بطارية أيون الصوديوم الجهد الاسمي: 2.8 فولت تقريبًا لكل خلية
- الجهد الاسمي LiFePO4: ~ 3.2 فولت لكل خلية
| الجهد المستهدف | أيون الصوديوم (2.8 فولت) | LiFePO4 (3.2 فولت) |
|---|
| 48V | 18S | 16S |
| 12V | 5S | 4S |
- المزيد من الخلايا المتسلسلة: جهد أعلى ولكنه يتطلب بروتوكولات معقدة لنظام إدارة الأحمال والعزل والسلامة
- المزيد من الخلايا المتوازية: تزيد السعة ولكنها تتحدى الموازنة الحالية والإدارة الحرارية الحالية
- اعتبارات التصميم: تقلل الأسلاك المتسلسلة من حجم الأسلاك ولكنها تتطلب عزلًا أفضل؛ بينما تحتاج الأسلاك المتوازية إلى كابلات أكثر سمكًا وتبريدًا محسنًا
- التوافق: يجب أن يتطابق جهد حزمة البطارية والتيار مع مواصفات العاكس والحمل لضمان الكفاءة والسلامة
مطابقة حزم البطاريات مع جهد العاكس
| جهد العاكس | التكوين الموصى به |
|---|
| 12V | 4S |
| 24V | 8S |
| 48V | 16S |
| 300V+ | 96S+ |
كيفية اختيار التكوين الصحيح للبطارية: الإجابة على 5 أسئلة رئيسية
إن اختيار التكوين الصحيح للبطارية أمر ضروري للأداء والسلامة والتوافق مع نظامك. إليك أهم 5 أسئلة يجب عليك الإجابة عنها قبل اتخاذ القرار.
اختر أفضل تكوين للبطارية:
- تطابق الجهد (S) إلى العاكس الخاص بك
- الحجم السعة (P) إلى وقت التشغيل وتحميل
- الرصيد المساحة والوزن والسلامة
- تأكيد كامل التوافق مع نظام إدارة المباني والعاكس الخاص بك
بالنسبة لـ بطارية عالية الجهد أو أنظمة تخزين الطاقة المخصصة (على سبيل المثال، 96S2P، 48S3P)، اعمل مع متخصص الشركة المصنعة لبطاريات الليثيوم الذي يمكنه تخصيص الحل وفقًا لمواصفاتك الدقيقة.
1. ما هو جهد النظام الذي يتطلبه تطبيقك؟
يجب عليك اختيار عدد الخلايا المتسلسلة (S) بناءً على جهد النظام المطلوب.
على سبيل المثال:
- يستخدم نظام 48 فولت عادةً 16 خلية LiFePO4 LiFePO4 متصلة على التوالي (16ثانية)، كل منها عند 3.2 فولت، بإجمالي 51.2V.
- بالنسبة لأنظمة 24 فولت، استخدم 8S (25.6 فولت).
- قد تتطلب الأنظمة الصناعية تكوينات عالية الجهد مثل 96S ل 307.2 فولت.
نصيحة: تحقق دائمًا من جهد الدخل المقدر للعاكس لمطابقة حزمة البطارية بشكل صحيح.
2. ما مقدار سعة البطارية التي تحتاجها؟
تحدد السعة (Ah) المدة التي يمكن لبطاريتك أن تشغل فيها حمولتك ويتم زيادتها من خلال التوصيلات المتوازية (P).
على سبيل المثال
- 1P = 100 أمبير
- 2P = 200 أمبير (خليتان متصلتان على التوازي)
- 3P = 300 أمبير
استخدم الخلايا المتوازية لتمديد وقت التشغيل أو تلبية متطلبات التيار العالي.
نصيحة: احسب احتياجاتك من الطاقة باستخدام: الجهد × السعة = إجمالي الطاقة (Wh).
3. ما هو السحب الحالي للحمل (المستمر والذروة)؟
إذا كان النظام الخاص بك يسحب تيارًا مستمرًا أو تيارًا عاليًا مستمرًا أو تيارًا عاليًا في أوقات الذروة، فأنت بحاجة إلى المزيد من الخلايا المتوازية لتوزيع الحمل بأمان.
لكل خلية حد أقصى لمعدل التفريغ. قد يؤدي الحمل الزائد على عدد قليل جدًا من الخلايا إلى ارتفاع درجة الحرارة أو فشل النظام. يساعد تكوين 2P أو 3P على التعامل مع الأحمال الكبيرة دون إجهاد الخلايا.
نصيحة: تحقق من كل من التيار الزائد للعاكس وتيار بدء تشغيل المحرك عند تحديد الحجم.
4. هل لديك قيود على المساحة أو الوزن؟
نعم - قد تحد المساحة المتاحة لديك من عدد الخلايا التي يمكنك استخدامها على التوازي أو التسلسل.
- المزيد من الخلايا المتوازية = سعة أكبر ولكن أيضاً وزن ومساحة أكبر.
- المزيد من الخلايا المتسلسلة = جهد أعلى دون زيادة الحجم المادي بنفس القدر.
في العربات المتنقلة أو عربات الغولف أو عربات الغولف أو الإعدادات البحرية، غالباً ما يكون التصميم المدمج أكثر أهمية من السعة الكبيرة.
نصيحة: اسأل الشركة المصنعة للبطارية عن تصميمات العبوات المعيارية أو القابلة للتكديس.
5. ما هي مواصفات العاكس ونظام إدارة المحرك (BMS)؟
طابق دائمًا تكوين البطارية دائمًا مع العاكس ونظام إدارة البطارية (BMS).
المواصفات الرئيسية التي يجب التحقق منها:
- نطاق جهد دخل العاكس
- أقصى تيار مستمر وذروة تيار مستمر
- دعم نظام إدارة المباني BMS نطاق الجهد وعدد الخلايا
يمكن أن يؤدي عدم التطابق إلى ضعف الأداء أو رموز الخطأ أو حتى تلف النظام.
نصيحة: قدِّم ورقة بيانات العاكس إلى مورد البطارية لتصميم الحزمة المناسبة.
الخاتمة
يوازن اختيار التكوين الصحيح لحزمة البطارية بين الجهد والسعة والسلامة والتكلفة. تعمل التوصيلات المتسلسلة على زيادة الجهد للأحمال القوية، بينما تعمل التوصيلات المتوازية على زيادة وقت التشغيل وتخزين الطاقة. التصميم المناسب ومشورة الخبراء أمر بالغ الأهمية للحصول على أنظمة بطاريات مثالية وآمنة وموثوقة.
هل تحتاج إلى مساعدة الخبراء في تصميم أو تخصيص الليثيوم أو حزمة بطارية أيون الصوديوم? للتواصل مع كامادا باور الفريق التقني للحصول على حلول مصممة خصيصًا لمصنعي المعدات الأصلية والتوجيه المهني.
الأسئلة الشائعة
1. ماذا تعني 8S2P في حزمة البطارية؟
8S2P تعني أن حزمة البطارية تحتوي على 8 خلايا متصلة على التوالي ومجموعتين على التوازي. في هذا التكوين، يساوي الجهد مجموع 8 خلايا، وتتضاعف السعة. على سبيل المثال، باستخدام خلايا LiFeFePO4 (3.2 فولت، 100 أمبير في الساعة)، توفر 8S2P 25.6 فولت و200 أمبير/ساعةمما يجعلها مناسبة لأنظمة 24 فولت مثل عربات الغولف والبطاريات البحرية والتخزين الشمسي الصغير.
2. ما الفرق بين حزم البطاريات 8S2P و16S2P و96S2P؟
يكمن الاختلاف الرئيسي في مستوى الجهد وسعة الطاقة.
- 8S2P = 25.6 فولت، 200 أمبير/ساعة
- 16S2P = 51.2 فولت، 200 أمبير/ساعة
- 96S2P = 307.2 فولت، 200 أمبير/ساعة
المزيد من الخلايا المتسلسلة تزيد الفولطيةبينما تزيد الخلايا المتوازية السعة. اختر بناءً على جهد العاكس ومتطلبات الطاقة الخاصة بك. 96S2P شائع في أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية أو الصناعية ذات الجهد العالي.
3. هل يجب توصيل البطاريات على التوالي أم على التوازي؟
وصِّل على التوالي إذا كنت بحاجة إلى جهد أعلى؛ ووصِّل على التوازي إذا كنت بحاجة إلى سعة أعلى.
- السلسلة (ق): يضيف الجهد (على سبيل المثال، لأنظمة العاكس 48 فولت)
- الموازي (P): يضيف سعة (وقت تشغيل أطول، أمبير/ساعة أكثر)
في الممارسة العملية، تستخدم معظم الأنظمة مزيج من الاثنين معًا لتلبية احتياجات الطاقة والجهد. تأكد دائمًا من دعم نظام إدارة البطارية (BMS) المناسب.
4. كيف يمكنني حساب جهد وسعة البطارية؟
اضرب عدد الخلايا المتسلسلة في جهد الخلية للحصول على الجهد الكلي؛ اضرب الخلايا المتوازية في سعة الخلية للحصول على السعة الكلية.
الصيغة:
- الجهد = الخلايا المتسلسلة × جهد الخلية
- السعة = الخلايا المتوازية × الخلية آه
- الطاقة = الجهد × السعة × السعة ÷ 1000 (بالكيلووات ساعة)
مثال على ذلك: بطارية 16S2P باستخدام خلايا 3.2 فولت، 100 أمبير في الساعة =
- 51.2 فولت (16 × 3.2 فولت)
- 200 أمبير (2 × 100 أمبير/ساعة)
- 10.24 كيلوواط/ساعة (51.2 فولت × 200 أمبير ÷ 1000)
5. ما هو تكوين البطارية الأفضل لعاكس 48 فولت؟
استخدم تهيئة 16S مع بطاريات LiFePO4 لتتناسب مع محولات 48V. تبلغ قوة كل خلية LiFeFePO4 3.2 فولت، لذا فإن 16 خلية في سلسلة توفر 51.2 فولت، وهو ما يعد مثاليًا لمدخلات العاكس بجهد 48 فولت. هذا هو المعيار في معظم أنظمة تخزين الطاقة الشمسية والمنزلية.
6. هل يمكنني مزج التوصيلات المتسلسلة والمتوازية في حزمة بطارية واحدة؟
نعم، الجمع بين التوصيلات المتسلسلة والتوصيلات المتوازية أمر شائع في حزم البطاريات. مثال: 16S2P يعني مجموعتين من 16 خلية متصلة على التوالي، ثم متوازية. ومع ذلك، يجب أن يكون الخلط متوازن بعناية مع نظام إدارة الأحمال المناسب لتجنب السخونة الزائدة واختلال التوازن ومخاطر السلامة.
7. هل 96S2P مناسب لتخزين الطاقة في المنزل؟
لا، إن 96S2P عالي الجهد للغاية بالنسبة لـ ESS المنزلي النموذجي. بجهد اسمي يزيد عن 300 فولت، وهي مصممة لتخزين الطاقة الصناعية والتطبيقات على نطاق الشبكة والمركبات الكهربائية. عادةً ما تستخدم أنظمة ESS المنزلية تكوينات 16S (51.2 فولت) أو 8S (25.6 فولت) من أجل السلامة وتوافق العاكس.
8. كيف يمكنني مطابقة حزم البطاريات مع جهد العاكس؟
قم بمطابقة خرج جهد البطارية مع الدخل المقدر للعاكس الخاص بك. إليك دليلاً سريعاً:
| جهد العاكس | إعداد البطارية الموصى به |
|---|
| 12V | 4S (12.8 فولت) |
| 24V | 8S (25.6 فولت) |
| 48V | 16S (51.2 فولت) |
| 300V+ | 96S (307.2 فولت) |
تحقق دائمًا من مواصفات العاكس قبل الانتهاء من تكوين حزمة البطارية.
9. ما نوع نظام إدارة المباني الذي أحتاجه لحزمة بطارية 96S2P؟
أنت بحاجة إلى نظام إدارة أداء BMS عالي الجهد مصنف لما لا يقل عن 96 خلية متسلسلة، مع موازنة وحماية تصل إلى 307.2 فولت. عادةً ما تكون وحدات نظام إدارة المباني هذه مصممة خصيصاً لمنصات أنظمة دعم الطاقة الصناعية أو المركبات الكهربائية. تأكد من أن نظام إدارة المباني يدعم:
- الجهد والحماية الحرارية
- موازنة نشطة/سلبية
- اتصال CAN/RS485
- الإبلاغ عن الأعطال
10. هل يمكن لبطاريات LiFePO4 وبطاريات أيونات الصوديوم استخدام نفس التكوين؟
لا يوجد بطارية أيون الصوديوم ولخلايا LiFePO4 وخلايا LiFePO4 جهد اسمي مختلف، لذا يختلف عدد السلسلة.
| نوع البطارية | الجهد الاسمي | تكوين النظام 48 فولت |
|---|
| LiFePO4 | 3.2V | 16S |
| صوديوم-أيون | 2.8V | 18S |
تأكد دائماً من توافق نظام إدارة المباني والعاكس قبل استخدام خلايا أيونات الصوديوم.