Выбор подходящей конфигурации батарейного блока является основополагающим фактором при проектировании или выборе системы хранения энергии. Для различных применений, начиная от DIY powerbank и заканчивая высоковольтными коммерческие системы хранения энергии (ESS), понимая такие термины, как 8S2P, 16S2P, или 96S2P напрямую влияет на производительность, стоимость, безопасность и совместимость систем.
В этом документе подробно описаны эти конфигурации, разъяснены последовательные и параллельные соединения элементов, а также даны рекомендации по выбору оптимальной конфигурации батарейного блока для конкретного применения.
Что означают 4S1P, 8S2P, 16S2P и 96S2P?
Условные обозначения XSYP описывает, как связаны между собой клетки:
- S (серия): Ячейки, соединенные между собой, увеличивают общее количество напряжение
- P (Parallel): Ячейки соединяются друг с другом, увеличивая общее количество емкость
| Конфигурация | Ячейки (последовательные × параллельные) | Всего клеток | Типичное напряжение | Типовая емкость |
|---|
| 4S1P | 4 × 1 | 4 | 12.8V | 1× емкость ячейки |
| 8S2P | 8 × 2 | 16 | 25.6V | 2× емкость ячейки |
| 16S2P | 16 × 2 | 32 | 51.2V | 2× емкость ячейки |
| 96S2P | 96 × 2 | 192 | 307.2V | 2× емкость ячейки |
Типовые применения
- 4S1P: Маленький 12-вольтовая литиевая батарея например, RV, моторы для троллинга или базовые комплекты солнечных батарей.
- 8S2P: Средние 24-вольтовые системы хранения солнечной энергии или системы резервного питания
- 16S2P: Мощные 48-вольтовые солнечные установки и коммерческие ESS
- 96S2P: Высоковольтные электромобили (EV), резервное копирование в промышленности и хранение электроэнергии в сети
Последовательные и параллельные соединения
Что такое серия (S)?
Соединение клеток в серия увеличивает их напряжение, а емкость остается прежней.
- Пример: Один элемент LiFePO4 = 3,2 В, напряжение блока 100 Ач 4S = 4 × 3,2 В = 12.8VЕмкость = 100 Ач 16S Напряжение блока = 16 × 3,2 В = 51.2Vемкость = 100 Ач
Пример использования: Когда система требует более высокого напряжения (например, для питания инверторов или двигателей).
Что такое параллель (P)?
Соединение клеток в параллельно увеличивает емкость при неизменном напряжении.
- Пример: Один элемент = 3,2 В, 100 Ач Емкость блока 2P = 2 × 100 Ач = 200 Ач, напряжение = 3,2 В
Пример использования: Если вам нужно увеличить время работы или запастись энергией.
Расчет напряжения, мощности и энергии
| Параметр | Пример (ячейки 16S2P LiFePO4, 100 Ач) |
|---|
| Общее напряжение = V ячейки × S | 3.2V × 16 = 51.2V |
| Общая емкость = Ач ячейки × P | 100 Ач × 2 = 200 Ач |
| Полная энергия = V × Ah / 1000 | 51,2 В × 200 Ач = 10,24 кВт/ч |
Примеры реальных аккумуляторных батарей
| Приложение | Конфигурация | Напряжение | Вместимость | Примечания |
|---|
| Аккумулятор для фургонов | 4S2P | 12.8V | 200 Ач | Идеально подходит для систем постоянного тока 12 В |
| Главная ESS | 16S1P | 51.2V | 100 Ач | Стандартная система 48 В |
| Гольф-кар | 8S3P | 25.6V | 300 Ач | Подходит для систем 24 В |
| Промышленные ЭСС | 96S2P | 307.2V | 200 Ач | Высокое напряжение, высокая энергия |
Последовательное и параллельное соединение: Что выбрать?
Серия (более высокое напряжение)
Преимущества:
- Обеспечивает более высокое напряжение для мощных нагрузок
- Более низкий ток уменьшает длину проводки и потери энергии
- Совместимость со стандартными входами напряжения инвертора
Недостатки:
- Требуется точная балансировка BMS для предотвращения несоответствия клеток
- Выход из строя одного элемента может повлиять на весь комплект.
Параллельные (повышенной емкости)
Преимущества:
- Увеличивает время работы и общий запас энергии
- Легче заменить отдельные клетки
- Подходит для низкого напряжения и высокой производительности
Недостатки:
- Более высокий ток требует более толстых кабелей и лучшего охлаждения
- Риск нарушения баланса тока из-за неравномерного старения
Краткое сравнение
| Характеристика | Серия | Параллель |
|---|
| Увеличивает | Напряжение | Вместимость |
| Потребление тока | Нижний | Выше |
| Типичное использование | Двигатели, инверторы | Резервное питание, длительное время работы |
| Главная задача | Балансировка напряжения | Текущая балансировка |
Указание по технике безопасности: Неправильное последовательно-параллельное смешивание может привести к дисбалансу элементов, тепловому выходу из строя и сбоям BMS. При проектировании аккумуляторных батарей всегда обращайтесь к специалистам.
Конфигурации для LiFePO4 и натрий-ионных элементов
Сравнение напряжений между натрий-ионными и LiFePO4
| Целевое напряжение | Натрий-ионный (2,8 В) | LiFePO4 (3,2 В) |
|---|
| 48V | 18S | 16S |
| 12V | 5S | 4S |
- Больше серийных ячеек: Более высокое напряжение, но требует сложного BMS, изоляции и протоколов безопасности
- Больше параллельных ячеек: Увеличение мощности, но проблемы с балансировкой тока и терморегулированием
- Конструкторские соображения: Последовательное соединение уменьшает объем проводки, но требует лучшей изоляции; параллельное требует более толстых кабелей и улучшенного охлаждения
- Совместимость: Напряжение и ток аккумуляторной батареи должны соответствовать спецификациям инвертора и нагрузки для обеспечения эффективности и безопасности
Соответствие аккумуляторных батарей напряжению инвертора
| Напряжение преобразователя частоты | Рекомендуемая конфигурация |
|---|
| 12V | 4S |
| 24V | 8S |
| 48V | 16S |
| 300V+ | 96S+ |
Как выбрать правильную конфигурацию батареи: 5 ключевых вопросов
Выбор правильной конфигурации аккумулятора очень важен для производительности, безопасности и совместимости с вашей системой. Вот 5 основных вопросов, на которые вы должны ответить, прежде чем принять решение.
выберите оптимальную конфигурацию батареи:
- Матч напряжение (S) к вашему инвертору
- Размер мощность (P) в вашу среду выполнения и загрузите
- Баланс пространство, вес и безопасность
- Подтвердите полный совместимость с вашим BMS и инвертором
Для высоковольтная батарея или заказных систем хранения энергии (например, 96S2P, 48S3P), работайте с профессионалами. производитель литиевых батарей которые могут настроить решение в соответствии с вашими требованиями.
1. Какое напряжение в системе требуется для вашего приложения?
Количество последовательно соединенных элементов (S) выбирается в зависимости от требуемого напряжения в системе.
Например:
- В системе 48 В обычно используется 16 последовательно соединенных элементов LiFePO4 (16S), каждый на 3,2 В, общее количество 51.2V.
- Для 24-вольтовых систем используйте 8S (25,6 В).
- Для промышленных систем могут потребоваться такие высоковольтные конфигурации, как 96S для 307.2V.
Совет: Всегда проверяйте номинальное входное напряжение инвертора, чтобы правильно подобрать аккумуляторный блок.
2. Какая емкость аккумулятора вам нужна?
Емкость (Ач) определяет, как долго батарея может питать нагрузку, и увеличивается за счет параллельного (P) соединения.
Например:
- 1P = 100Ah
- 2P = 200Ah (две ячейки, соединенные параллельно)
- 3P = 300Ah
Используйте параллельные ячейки для увеличения времени работы или удовлетворения высоких требований к току.
Совет: Рассчитайте свои потребности в энергии, используя: Напряжение × Мощность = Общая энергия (Втч).
3. Какой ток потребляет ваша нагрузка (непрерывный и пиковый)?
Если ваша система потребляет большой непрерывный или пиковый ток, вам нужно больше параллельных элементов, чтобы безопасно распределить нагрузку.
Каждый элемент имеет максимальную скорость разряда. Слишком большая нагрузка на слишком малое количество элементов может привести к перегреву или отказу системы. Конфигурация 2P или 3P помогает справляться с большими нагрузками, не напрягая элементы.
Совет: При расчете проверьте как ток перенапряжения инвертора, так и пусковой ток двигателя.
4. У вас есть ограничения по площади или весу?
Да - свободное пространство может ограничивать количество параллельно или последовательно соединенных ячеек.
- Больше параллельных ячеек = больше вместимость, но также больше вес и пространство.
- Больше серийных ячеек = более высокое напряжение без значительного увеличения физических размеров.
Для внедорожников, гольф-каров или морских судов компактность часто важнее большой емкости.
Совет: Узнайте у производителя аккумуляторов о модульных или штабелируемых конструкциях.
5. Каковы технические характеристики вашего инвертора и BMS?
Всегда согласуйте конфигурацию батареи с инвертором и системой управления батареей (BMS).
Основные характеристики для проверки:
- Диапазон входного напряжения преобразователя частоты
- Максимальный непрерывный и пиковый ток
- Поддерживаемый BMS диапазон напряжений и количество элементов
Несоответствие может привести к снижению производительности, появлению кодов ошибок или даже повреждению системы.
Совет: Предоставьте поставщику аккумуляторов технический паспорт вашего инвертора для правильной разработки комплекта.
Заключение
Выбор правильной конфигурации батарейного блока позволяет сбалансировать напряжение, емкость, безопасность и стоимость. Последовательные соединения повышают напряжение для мощных нагрузок, а параллельные соединения увеличивают время работы и запас энергии. Правильное проектирование и советы специалистов имеют решающее значение для создания оптимальных, безопасных и надежных аккумуляторных систем.
Нужна помощь экспертов в разработке или настройке вашего лита или натриево-ионный аккумулятор? Связаться с компанией Kamada Power техническая команда для индивидуальных OEM-решений и профессиональных рекомендаций.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что означает 8S2P в аккумуляторном блоке?
8S2P означает, что аккумуляторная батарея состоит из 8 элементов, соединенных последовательно, и 2 комплектов, соединенных параллельно. В такой конфигурации напряжение равно сумме напряжений 8 элементов, а емкость удваивается. Например, при использовании элементов LiFePO4 (3,2 В, 100 Ач), 8S2P обеспечивает 25,6 В и 200 АчЭто делает его подходящим для 24-вольтовых систем, таких как гольф-кары, морские аккумуляторы и небольшие солнечные батареи.
2. В чем разница между аккумуляторными блоками 8S2P, 16S2P и 96S2P?
Основное различие заключается в уровне напряжения и энергоемкости.
- 8S2P = 25,6 В, 200 Ач
- 16S2P = 51,2 В, 200 Ач
- 96S2P = 307,2 В, 200 Ач
Увеличение числа серийных ячеек повышает напряжениев то время как параллельные ячейки увеличивают емкость. Выбирайте в зависимости от напряжения и мощности вашего инвертора. 96S2P часто используется в высоковольтных системах хранения энергии для электромобилей и промышленных установок.
3. Следует ли соединять батареи последовательно или параллельно?
Если вам нужно более высокое напряжение, соединяйте их последовательно; если вам нужна большая емкость, соединяйте параллельно.
- Серия (S): Добавляет напряжение (например, для инверторных систем 48 В)
- Параллельный (P): Увеличение емкости (более длительное время работы, больше ампер-часов)
На практике большинство систем используют сочетание обоих для удовлетворения потребностей в энергии и напряжении. Всегда обеспечивайте надлежащую поддержку BMS (системы управления батареей).
4. Как рассчитать напряжение и емкость аккумуляторной батареи?
Умножьте количество последовательных ячеек на напряжение ячеек, чтобы получить общее напряжение; умножьте количество параллельных ячеек на емкость ячеек, чтобы получить общую емкость.
Формула:
- Напряжение = последовательность ячеек × напряжение ячеек
- Емкость = Параллельные ячейки × Ач ячейки
- Энергия = Напряжение × Мощность ÷ 1000 (в кВтч)
Пример: Батарея 16S2P, использующая элементы 3,2 В, 100 Ач =
- 51.2V (16 × 3.2V)
- 200 Ач (2 × 100 Ач)
- 10,24 кВт-ч (51,2 В × 200 А-ч ÷ 1000)
5. Какая конфигурация батареи лучше всего подходит для инвертора 48 В?
Используйте конфигурацию 16S с батареями LiFePO4 для работы с 48-вольтовыми инверторами. Каждый элемент LiFePO4 имеет напряжение 3,2 В, поэтому 16 последовательно соединенных элементов обеспечивают напряжение 51,2 В, что оптимально для инверторов с напряжением 48 В. Это стандарт для большинства солнечных и домашних систем хранения энергии.
6. Можно ли сочетать последовательное и параллельное подключение в одном аккумуляторном блоке?
Да, сочетание последовательных и параллельных соединений является обычным явлением в аккумуляторных батареях. Пример: 16S2P означает два набора из 16 ячеек, соединенных последовательно, а затем запараллеленных. Однако смешивание должно быть тщательно сбалансированный с надлежащей системой BMS, чтобы избежать перегрева, дисбаланса и рисков для безопасности.
7. Подходит ли 96S2P для домашнего хранения энергии?
Нет, 96S2P слишком высоковольтный для типичного домашнего ESS. С номинальным напряжением более 300 В они предназначены для промышленных накопителей энергии, сетевых приложений и электромобилей. В домашних системах ESS обычно используются конфигурации 16S (51,2 В) или 8S (25,6 В) для обеспечения безопасности и совместимости с инверторами.
8. Как подобрать аккумуляторные батареи к напряжению инвертора?
Сопоставьте выходное напряжение батареи с номинальным входным напряжением инвертора. Вот краткое руководство:
| Напряжение преобразователя частоты | Рекомендуемая установка батареи |
|---|
| 12V | 4S (12,8 В) |
| 24V | 8S (25,6 В) |
| 48V | 16S (51.2V) |
| 300V+ | 96S (307.2V) |
Всегда проверяйте технические характеристики вашего инвертора перед окончательным выбором конфигурации блока батарей.
9. Какой тип BMS мне нужен для батарейного блока 96S2P?
Вам нужна высоковольтная BMS, рассчитанная как минимум на 96 последовательных ячеек, с балансировкой и защитой до 307,2 В. Такие блоки BMS обычно разрабатываются на заказ для промышленных ESS или платформ электромобилей. Убедитесь, что BMS поддерживает:
- Защита от перегрева и перепадов напряжения
- Активная/пассивная балансировка
- Связь CAN/RS485
- Сообщение о неисправностях
10. Могут ли LiFePO4 и натрий-ионные батареи использовать одну и ту же конфигурацию?
Нет, натрий-ионный аккумулятор Ячейки LiFePO4 и LiFePO4 имеют разное номинальное напряжение, поэтому их количество в серии различно.
| Тип батареи | Номинальное напряжение | Конфигурация системы 48 В |
|---|
| LiFePO4 | 3.2V | 16S |
| Ион натрия | 2.8V | 18S |
Перед использованием натриево-ионных элементов всегда проверяйте совместимость с BMS и инвертором.