Seleccionar la configuración adecuada del pack de baterías es fundamental para diseñar o elegir un sistema de almacenamiento de energía. Para aplicaciones que van desde los bancos de energía de bricolaje a los de alto voltaje. sistemas comerciales de almacenamiento de energía (ESS), comprendiendo términos como 8S2P, 16S2Po 96S2P repercute directamente en el rendimiento, el coste, la seguridad y la compatibilidad del sistema.
Este documento detalla estas configuraciones, aclara las conexiones de celdas en serie y en paralelo, y proporciona orientación para seleccionar la configuración óptima del pack de baterías para aplicaciones específicas.
¿Qué significan 4S1P, 8S2P, 16S2P y 96S2P?
La notación XSYP describe cómo están conectadas las células:
- S (Serie): Células conectadas de extremo a extremo, aumentando el total tensión
- P (Paralelo): Celdas conectadas una al lado de la otra, aumentando el total de capacidad
| Configuración | Células (serie × paralelo) | Total de células | Tensión típica | Capacidad típica |
|---|
| 4S1P | 4 × 1 | 4 | 12.8V | 1× capacidad de la célula |
| 8S2P | 8 × 2 | 16 | 25.6V | 2× capacidad de la célula |
| 16S2P | 16 × 2 | 32 | 51.2V | 2× capacidad de la célula |
| 96S2P | 96 × 2 | 192 | 307.2V | 2× capacidad de la célula |
Aplicaciones típicas
- 4S1P: Pequeño Batería de litio de 12 V como vehículos recreativos, motores de arrastre o kits solares básicos.
- 8S2P: Sistemas medianos de almacenamiento solar de 24 V o de energía de reserva
- 16S2P: Instalaciones solares de 48 V de alta capacidad y ESS comerciales
- 96S2P: Vehículos eléctricos de alta tensión, respaldo industrial y almacenamiento en red
Explicación de las conexiones en serie y en paralelo
¿Qué es la serie (S)?
Conexión de células en serie suma sus tensiones mientras que la capacidad sigue siendo la misma.
- Por ejemplo: Una sola célula LiFePO4 = 3,2 V, tensión del pack de 4S de 100 Ah = 4 × 3,2 V = 12.8V, capacidad = 100Ah 16S tensión del pack = 16 × 3,2V = 51.2Vcapacidad = 100Ah
Caso práctico: Cuando su sistema requiera una tensión más alta (por ejemplo, para alimentar inversores o motores).
¿Qué es el Paralelo (P)?
Conexión de células en en paralelo añade capacidad mientras el voltaje permanece constante.
- Por ejemplo: Una sola célula = 3,2 V, 100 Ah Capacidad de la batería 2P = 2 × 100 Ah 200AhTensión = 3,2 V
Caso práctico: Cuando desee una mayor autonomía o un mayor almacenamiento de energía.
Cálculo de tensión, capacidad y energía
| Parámetro | Ejemplo (16S2P LiFePO4, 100Ah células) |
|---|
| Tensión total = V de la célula × S | 3.2V × 16 = 51.2V |
| Capacidad total = Ah de la célula × P | 100Ah × 2 = 200Ah |
| Energía total = V × Ah / 1000 | 51,2V × 200Ah = 10,24 kWh |
Ejemplos reales de baterías
| Aplicación | Configuración | Tensión | Capacidad | Notas |
|---|
| Batería RV | 4S2P | 12.8V | 200Ah | Perfecto para sistemas de 12 V CC |
| Inicio ESS | 16S1P | 51.2V | 100Ah | Sistema estándar de 48 V |
| Carro de golf | 8S3P | 25.6V | 300Ah | Adecuado para sistemas de 24 V |
| ESS industrial | 96S2P | 307.2V | 200Ah | Alta tensión, alta energía |
Serie frente a paralelo: ¿Cuál elegir?
Serie (Mayor Tensión)
Ventajas:
- Mayor tensión para cargas potentes
- La menor corriente reduce el calibre del cableado y la pérdida de energía
- Compatible con entradas de tensión de inversor estándar
Desventajas:
- Requiere un equilibrado preciso del BMS para evitar el desajuste celular
- El fallo de una sola célula puede afectar a todo el pack
En paralelo (mayor capacidad)
Ventajas:
- Aumenta el tiempo de funcionamiento y el almacenamiento total de energía
- Mayor facilidad para sustituir células individuales
- Adecuado para necesidades de baja tensión y alta capacidad
Desventajas:
- Una mayor corriente requiere cables más gruesos y una mejor refrigeración
- Riesgo de desequilibrio de la corriente por envejecimiento desigual
Resumen comparativo
| Característica | Serie | En paralelo |
|---|
| Aumenta | Tensión | Capacidad |
| Consumo de corriente | Baja | Más alto |
| Uso típico | Motores, inversores | Potencia de reserva, larga autonomía |
| Desafío principal | Equilibrado de tensiones | Equilibrio actual |
Nota de seguridad: Una mezcla serie-paralelo inadecuada puede provocar desequilibrios en las celdas, escapes térmicos y fallos en el BMS. Consulte siempre a expertos a la hora de diseñar baterías.
Configuraciones para LiFePO4 y pilas de iones de sodio
Comparación de voltaje de iones de sodio frente a LiFePO4
| Tensión objetivo | Iones de sodio (2,8 V) | LiFePO4 (3,2V) |
|---|
| 48V | 18S | 16S |
| 12V | 5S | 4S |
- Más células en serie: Mayor tensión, pero requiere complejos protocolos de BMS, aislamiento y seguridad
- Más células paralelas: Aumenta la capacidad, pero supone un reto para el equilibrado y la gestión térmica actuales
- Consideraciones sobre el diseño: La conexión en serie reduce el volumen del cableado, pero exige un mejor aislamiento; la conexión en paralelo requiere cables más gruesos y una mayor refrigeración.
- Compatibilidad: El voltaje y la corriente de la batería deben coincidir con las especificaciones del inversor y de la carga para garantizar la eficacia y la seguridad.
Adaptación de las baterías a la tensión del inversor
| Tensión del inversor | Configuración recomendada |
|---|
| 12V | 4S |
| 24V | 8S |
| 48V | 16S |
| 300V+ | 96S+ |
Cómo elegir la configuración de batería adecuada: 5 preguntas clave
Elegir la configuración correcta de la batería es esencial para el rendimiento, la seguridad y la compatibilidad con su sistema. Estas son las 5 preguntas principales que debes responder antes de decidirte.
elegir la mejor configuración de batería:
- Partido tensión (S) a su inversor
- Talla capacidad (P) a tu runtime y carga
- Saldo espacio, peso y seguridad
- Confirmar completo compatibilidad con su BMS e inversor
Para batería de alto voltaje o sistemas de almacenamiento de energía personalizados (por ejemplo, 96S2P, 48S3P), trabaje con un profesional fabricante de baterías de litio que puede adaptar la solución a sus especificaciones exactas.
1. ¿Qué tensión del sistema requiere su aplicación?
Debe elegir el número de células en serie (S) en función de la tensión del sistema que necesite.
Por ejemplo:
- Un sistema de 48 V suele utilizar 16 células LiFePO4 en serie (16S), cada una a 3,2V, totalizando 51.2V.
- Para sistemas de 24V, utilice 8S (25,6V).
- Los sistemas industriales pueden requerir configuraciones de alta tensión como 96S para 307,2V.
Consejo: Compruebe siempre la tensión nominal de entrada del inversor para que se adapte correctamente a su pack de baterías.
2. ¿Cuánta capacidad de batería necesitas?
La capacidad (Ah) determina el tiempo que la batería puede alimentar la carga y se incrementa mediante conexiones en paralelo (P).
Por ejemplo:
- 1P = 100Ah
- 2P = 200Ah (dos células conectadas en paralelo)
- 3P = 300Ah
Utilice pilas en paralelo para prolongar la autonomía o satisfacer demandas de alta corriente.
Consejo: Calcula tus necesidades de energía utilizando Tensión × Capacidad = Energía total (Wh).
3. ¿Cuál es el consumo de corriente de tu carga (continua y de pico)?
Si su sistema consume mucha corriente continua o de pico, necesitará más células en paralelo para distribuir la carga de forma segura.
Cada célula tiene una tasa de descarga máxima. Demasiada carga en muy pocas células puede causar sobrecalentamiento o fallo del sistema. Una configuración 2P o 3P ayuda a manejar cargas mayores sin sobrecargar las células.
Consejo: Compruebe tanto la corriente de sobretensión del inversor como la corriente de arranque del motor al dimensionar.
4. ¿Tiene limitaciones de espacio o peso?
Sí, el espacio disponible puede limitar el número de células que puede utilizar en paralelo o en serie.
- Más células en paralelo = más capacidad, pero también más peso y espacio.
- Más células en serie = mayor tensión sin aumentar tanto el tamaño físico.
En vehículos recreativos, carros de golf o entornos marinos, el diseño compacto suele ser más importante que la gran capacidad.
Consejo: Pregunte a su fabricante de baterías por los diseños de paquetes modulares o apilables.
5. ¿Cuáles son las especificaciones de su inversor y BMS?
Adapte siempre la configuración de la batería al inversor y al sistema de gestión de baterías (BMS).
Especificaciones clave a verificar:
- Rango de tensión de entrada del inversor
- Corriente máxima continua y de pico
- Rango de tensión y número de células compatibles con el BMS
Un desajuste puede provocar un rendimiento deficiente, códigos de error o incluso daños en el sistema.
Consejo: Proporcione la hoja de datos de su inversor al proveedor de baterías para el diseño adecuado del pack.
Conclusión
La elección de la configuración correcta del pack de baterías equilibra el voltaje, la capacidad, la seguridad y el coste. Las conexiones en serie aumentan la tensión para cargas potentes, mientras que las conexiones en paralelo amplían la autonomía y el almacenamiento de energía. Un diseño adecuado y el asesoramiento de expertos son fundamentales para conseguir sistemas de baterías óptimos, seguros y fiables.
¿Necesita ayuda experta para diseñar o personalizar su litio o batería de iones de sodio? Contacto Kamada Power equipo técnico para soluciones OEM a medida y asesoramiento profesional.
PREGUNTAS FRECUENTES
1. ¿Qué significa 8S2P en una batería?
8S2P significa que el pack de baterías tiene 8 celdas conectadas en serie y 2 juegos en paralelo. En esta configuración, el voltaje es igual a la suma de 8 células, y la capacidad se duplica. Por ejemplo, utilizando células LiFePO4 (3,2V, 100Ah), 8S2P proporciona 25,6V y 200Ahpor lo que es adecuado para sistemas de 24 V como carritos de golf, baterías marinas y pequeños sistemas de almacenamiento solar.
2. ¿Cuál es la diferencia entre las baterías 8S2P, 16S2P y 96S2P?
La principal diferencia radica en el nivel de tensión y la capacidad energética.
- 8S2P = 25,6V, 200Ah
- 16S2P = 51,2V, 200Ah
- 96S2P = 307,2V, 200Ah
Más células en serie aumentan tensiónmientras que las células paralelas aumentan capacidad. Elija en función de los requisitos de tensión y potencia de su inversor. 96S2P es habitual en VE de alto voltaje o sistemas industriales de almacenamiento de energía.
3. ¿Debo conectar las pilas en serie o en paralelo?
Conecte en serie si necesita mayor tensión; conecte en paralelo si necesita mayor capacidad.
- Serie (S): Añade tensión (por ejemplo, para sistemas de inversores de 48 V)
- Paralelo (P): Añade capacidad (mayor autonomía, más amperios-hora)
En la práctica, la mayoría de los sistemas utilizan un combinación de ambos para satisfacer las necesidades de energía y tensión. Asegúrese siempre de que el BMS (sistema de gestión de baterías) es compatible.
4. ¿Cómo calculo el voltaje y la capacidad de una batería?
Multiplique el número de células en serie por la tensión de la célula para obtener la tensión total; multiplique las células en paralelo por la capacidad de la célula para obtener la capacidad total.
Fórmula:
- Tensión = Células en serie × Tensión de célula
- Capacidad = Células en paralelo × Ah de célula
- Energía = Tensión × Capacidad ÷ 1000 (en kWh)
Por ejemplo: Una batería 16S2P utilizando celdas de 3,2V, 100Ah =
- 51,2V (16 × 3,2V)
- 200Ah (2 × 100Ah)
- 10,24 kWh (51,2V × 200Ah ÷ 1000)
5. ¿Qué configuración de batería es la mejor para un inversor de 48 V?
Utilice una configuración de 16S con baterías LiFePO4 para adaptarse a inversores de 48V. Cada célula LiFePO4 es de 3,2 V, por lo que 16 células en serie proporcionan 51,2 V, lo que es óptimo para entradas de inversor de 48 V. Este es el estándar en la mayoría de los sistemas de almacenamiento de energía solar y doméstica.
6. ¿Puedo combinar conexiones en serie y en paralelo en una misma batería?
Sí, la combinación de conexiones en serie y en paralelo es habitual en las baterías. Ejemplo: 16S2P significa dos conjuntos de 16 células conectadas en serie y luego en paralelo. Sin embargo, la mezcla debe ser cuidadosamente equilibrado con un BMS adecuado para evitar sobrecalentamientos, desequilibrios y riesgos para la seguridad.
7. ¿Es adecuado el 96S2P para almacenar energía en casa?
No, 96S2P es demasiado alto voltaje para un ESS doméstico típico. Con una tensión nominal de más de 300 V, está diseñada para el almacenamiento de energía industrial, aplicaciones a escala de red y vehículos eléctricos. Los sistemas ESS domésticos suelen utilizar configuraciones de 16S (51,2V) u 8S (25,6V) por seguridad y compatibilidad con el inversor.
8. ¿Cómo se adaptan las baterías a la tensión del inversor?
La tensión de salida de la batería debe coincidir con la entrada nominal del inversor. He aquí una guía rápida:
| Tensión del inversor | Configuración recomendada de la batería |
|---|
| 12V | 4S (12,8V) |
| 24V | 8S (25,6V) |
| 48V | 16S (51,2V) |
| 300V+ | 96S (307,2V) |
Compruebe siempre las especificaciones del inversor antes de finalizar la configuración del pack de baterías.
9. ¿Qué tipo de BMS necesito para la batería 96S2P?
Necesitas un BMS de alto voltaje para al menos 96 células en serie, con equilibrado y protección de hasta 307,2 V. Estas unidades BMS suelen diseñarse a medida para ESS industriales o plataformas de vehículos eléctricos. Asegúrese de que el BMS es compatible:
- Protección térmica y de tensión
- Equilibrio activo/pasivo
- Comunicación CAN/RS485
- Notificación de averías
10. ¿Pueden utilizar la misma configuración las baterías LiFePO4 y las de iones de sodio?
No, batería de iones de sodio y LiFePO4 tienen tensiones nominales diferentes, por lo que el recuento en serie difiere.
| Tipo de batería | Tensión nominal | Configuración del sistema de 48 V |
|---|
| LiFePO4 | 3.2V | 16S |
| Iones de sodio | 2.8V | 18S |
Confirme siempre con su BMS y la compatibilidad del inversor antes de utilizar pilas de iones de sodio.