Porovnanie batérií 8S2P, 16S2P, 96S2P: Ktoré si vybrať?

Výber vhodnej konfigurácie batérií je základom pre návrh alebo výber systému skladovania energie. Pre aplikácie od domácich energetických bánk až po vysokonapäťové komerčné systémy skladovania energie (ESS), chápanie pojmov ako napr. 8S2P, 16S2P, alebo 96S2P priamo ovplyvňuje výkon, náklady, bezpečnosť a kompatibilitu systému.

Tento dokument podrobne opisuje tieto konfigurácie, objasňuje sériové a paralelné zapojenie článkov a poskytuje návod na výber optimálnej konfigurácie batériového bloku pre konkrétne aplikácie.

Čo znamenajú 4S1P, 8S2P, 16S2P a 96S2P?

Zápis XSYP opisuje, ako sú bunky prepojené:

• S (séria): Bunky prepojené end-to-end, čím sa zvyšuje celkový napätie
• P (paralelne): Bunky pripojené vedľa seba, čím sa zvyšuje celkový kapacita

Typické aplikácie

• 4S1P: Malé 12 V lítiová batéria ako sú obytné automobily, motory na ťahanie alebo základné solárne súpravy.
• 8S2P: Stredne veľké 24V solárne úložné alebo záložné napájacie systémy
• 16S2P: Vysokokapacitné 48V solárne zariadenia a komerčné ESS
• 96S2P: Vysokonapäťové elektrické vozidlá (EV), priemyselné zálohovanie a skladovanie v sieti

Vysvetlenie sériového a paralelného zapojenia

Čo je séria (S)?

Spájanie buniek v séria pridáva ich napätie, pričom kapacita zostáva rovnaká.

• Príklad: Jeden článok LiFePO4 = 3,2 V, 100 Ah 4S balenie = 4 × 3,2 V = 12.8V, kapacita = 100 Ah 16S napätie balenia = 16 × 3,2 V = 51.2V, kapacita = 100 Ah

Prípad použitia: Ak váš systém vyžaduje vyššie napätie (napr. napájanie meničov alebo motorov).

Čo je paralelný (P)?

Spájanie buniek v paralelné zvyšuje kapacitu, zatiaľ čo napätie zostáva konštantné.

• Príklad: Jeden článok = 3,2 V, 100 Ah Kapacita 2P balíka = 2 × 100 Ah = 200Ah, napätie = 3,2 V

Prípad použitia: Keď chcete dlhší čas prevádzky alebo väčšiu zásobu energie.

Výpočet napätia, kapacity a energie

Príklady batérií v reálnom svete

Sériové vs. paralelné: Čo si vybrať?

Séria (vyššie napätie)

Výhody:

• Poskytuje vyššie napätie pre výkonné záťaže
• Nižší prúd znižuje rozstup zapojenia a energetické straty
• Kompatibilita so štandardnými vstupmi napätia meniča

Nevýhody:

• Vyžaduje presné vyváženie BMS, aby sa zabránilo nesúladu buniek
• Zlyhanie jedného článku môže mať vplyv na celý balík

Paralelné (vyššia kapacita)

Výhody:

• Zvyšuje čas prevádzky a celkové uskladnenie energie
• Jednoduchšia výmena jednotlivých buniek
• Vhodné pre potreby nízkeho napätia a vysokej kapacity

Nevýhody:

• Vyšší prúd si vyžaduje hrubšie káble a lepšie chladenie
• Riziko nerovnováhy prúdu v dôsledku nerovnomerného starnutia

Súhrnné porovnanie

Bezpečnostné upozornenie: Nesprávne sériovo-paralelné miešanie môže spôsobiť nerovnováhu článkov, tepelné vyčerpanie a poruchy BMS. Pri navrhovaní batériových súprav sa vždy poraďte s odborníkmi.

Konfigurácie pre LiFePO4 a sodíkové iónové články

Porovnanie napätia sodíkových iónov a LiFePO4

• Sodíkovo-iónová batéria menovité napätie: ~2,8 V na článok
• Nominálne napätie LiFePO4: ~3,2 V na článok

Vplyv konfigurácie na výkon, náklady a bezpečnosť

• Viac sériových buniek: Vyššie napätie, ale vyžaduje komplexnú BMS, izoláciu a bezpečnostné protokoly
• Viac paralelných buniek: Zvyšuje kapacitu, ale predstavuje výzvu pre súčasné vyvažovanie a tepelné riadenie
• Úvahy o dizajne: Séria znižuje objem káblov, ale vyžaduje lepšiu izoláciu; paralelná vyžaduje hrubšie káble a lepšie chladenie
• Kompatibilita: Napätie a prúd akumulátora musia zodpovedať špecifikáciám meniča a záťaže, aby sa zabezpečila účinnosť a bezpečnosť.

Zosúladenie batérií s napätím meniča

Ako vybrať správnu konfiguráciu batérie: Odpovede na 5 kľúčových otázok

Výber správnej konfigurácie batérie je nevyhnutný z hľadiska výkonu, bezpečnosti a kompatibility so systémom. Tu je 5 najdôležitejších otázok, na ktoré si musíte odpovedať pred rozhodnutím.

vybrať najlepšiu konfiguráciu batérie:

• Zápas napätie (S) k vášmu meniču
• Veľkosť kapacita (P) do svojho runtime a načítať
• Bilancia priestor, hmotnosť a bezpečnosť
• Potvrdiť úplnú kompatibilita s vašou BMS a meničom

Pre vysokonapäťová batéria alebo vlastné systémy skladovania energie (napr. 96S2P, 48S3P), spolupracujte s profesionálnym výrobca lítiových batérií ktorý dokáže prispôsobiť riešenie presne podľa vašich požiadaviek.

1. Aké napätie systému vyžaduje vaša aplikácia?

Počet článkov v sérii (S) by ste mali zvoliť na základe požadovaného napätia systému.

Napríklad:

• 48V systém zvyčajne používa 16 článkov LiFePO4 v sérii (16S), každý s napätím 3,2 V, spolu 51.2V.
• Pre 24V systémy použite 8S (25,6 V).
• Priemyselné systémy si môžu vyžadovať vysokonapäťové konfigurácie, ako napr. 96S pre 307.2V.

Tip: Vždy skontrolujte menovité vstupné napätie meniča, aby správne zodpovedalo vašej batérii.

2. Akú kapacitu batérie potrebujete?

Kapacita (Ah) určuje, ako dlho môže batéria napájať záťaž, a zvyšuje sa prostredníctvom paralelných (P) pripojení.

Napríklad:

• 1P = 100Ah
• 2P = 200Ah (dva paralelne zapojené články)
• 3P = 300Ah

Na predĺženie doby prevádzky alebo splnenie požiadaviek na vysoký prúd použite paralelné články.

Tip: Vypočítajte si svoje energetické potreby pomocou: Napätie × kapacita = celková energia (Wh).

3. Aký je odber prúdu vašej záťaže (trvalý a špičkový)?

Ak váš systém odoberá vysoký trvalý alebo špičkový prúd, potrebujete viac paralelných článkov na bezpečné rozloženie záťaže.

Každý článok má maximálnu rýchlosť vybíjania. Príliš veľké zaťaženie príliš malého počtu článkov môže spôsobiť prehriatie alebo zlyhanie systému. Konfigurácia 2P alebo 3P pomáha zvládnuť väčšie zaťaženie bez zaťaženia článkov.

Tip: Pri dimenzovaní skontrolujte nárazový prúd meniča aj spúšťací prúd motora.

4. Máte priestorové alebo hmotnostné obmedzenia?

Áno - váš dostupný priestor môže obmedzovať počet článkov, ktoré môžete použiť paralelne alebo sériovo.

• Viac paralelných buniek = väčšia kapacita, ale aj väčšia hmotnosť a priestor.
• Viac sériových článkov = vyššie napätie bez toho, aby sa zväčšila fyzická veľkosť.

V obytných automobiloch, golfových vozíkoch alebo na lodiach je kompaktný dizajn často dôležitejší ako veľká kapacita.

Tip: Opýtajte sa výrobcu batérií na modulárne alebo stohovateľné konštrukcie.

5. Aké sú špecifikácie vášho meniča a BMS?

Konfiguráciu batérie vždy prispôsobte svojmu meniču a systému riadenia batérie (BMS).

Kľúčové špecifikácie na overenie:

• Rozsah vstupného napätia meniča
• Maximálny trvalý a špičkový prúd
• Rozsah podporovaného napätia a počet článkov BMS

Nesúlad môže viesť k nízkemu výkonu, chybovým kódom alebo dokonca k poškodeniu systému.

Tip: Dodávateľovi batérií poskytnite technický list meniča, aby mohol správne navrhnúť balenie.

Záver

Pri výbere správnej konfigurácie akumulátora sa vyvažuje napätie, kapacita, bezpečnosť a náklady. Sériové zapojenia zvyšujú napätie pre výkonné záťaže, zatiaľ čo paralelné zapojenia predlžujú dobu prevádzky a uskladnenie energie. Správny návrh a odborné poradenstvo sú rozhodujúce pre optimálne, bezpečné a spoľahlivé batériové systémy.

Potrebujete odbornú pomoc pri navrhovaní alebo prispôsobení vášho lítia alebo sodíkovo-iónová batéria? Kontaktujte spoločnosť Kamada Power technický tím pre riešenia OEM na mieru a odborné poradenstvo.

ČASTO KLADENÉ OTÁZKY

1. Čo znamená 8S2P v batérii?

8S2P znamená, že batéria má 8 článkov zapojených sériovo a 2 sady paralelne. V tejto konfigurácii sa napätie rovná súčtu 8 článkov a kapacita sa zdvojnásobí. Napríklad pri použití článkov LiFePO4 (3,2 V, 100 Ah) poskytuje 8S2P 25,6 V a 200 Ah, takže je vhodný pre 24 V systémy, ako sú golfové vozíky, lodné batérie a malé solárne úložiská.

2. Aký je rozdiel medzi batériami 8S2P, 16S2P a 96S2P?

Hlavný rozdiel spočíva v úrovni napätia a energetickej kapacite.

• 8S2P = 25,6 V, 200 Ah
• 16S2P = 51,2 V, 200 Ah
• 96S2P = 307,2 V, 200 Ah

Viac sériových článkov zvyšuje napätie, zatiaľ čo paralelné články zvyšujú kapacita. Vyberte si podľa napätia a požiadaviek na výkon meniča. 96S2P sa bežne používa vo vysokonapäťových elektrických vozidlách alebo priemyselných systémoch na uskladnenie energie.

3. Mám batérie zapojiť sériovo alebo paralelne?

Ak potrebujete vyššie napätie, zapojte ich do série; ak potrebujete vyššiu kapacitu, zapojte ich paralelne.

• Séria (S): Pridáva napätie (napr. pre 48V meničové systémy)
• Paralelné (P): Zvyšuje kapacitu (dlhší čas prevádzky, viac ampérhodín)

V praxi väčšina systémov používa kombinácia oboch na uspokojenie potrieb energie a napätia. Vždy zabezpečte správnu podporu BMS (systém riadenia batérie).

4. Ako vypočítam napätie a kapacitu akumulátora?

Vynásobte počet sériových článkov napätím článkov, aby ste získali celkové napätie; vynásobte paralelné články kapacitou článkov, aby ste získali celkovú kapacitu.

Vzorec:

• Napätie = sériové články × napätie článku
• Kapacita = paralelné články × článok Ah
• Energia = napätie × kapacita ÷ 1000 (v kWh)

Príklad: Batéria 16S2P s použitím článkov 3,2 V, 100 Ah =

• 51,2 V (16 × 3,2 V)
• 200 Ah (2 × 100 Ah)
• 10,24 kWh (51,2 V × 200 Ah ÷ 1000)

5. Aká konfigurácia batérie je najlepšia pre 48V menič?

Použite konfiguráciu 16S s batériami LiFePO4, aby zodpovedali 48V meničom. Každý článok LiFePO4 má napätie 3,2 V, takže 16 článkov v sérii poskytuje napätie 51,2 V, čo je optimálne pre vstupy 48 V meniča. To je štandard vo väčšine solárnych a domácich systémov skladovania energie.

6. Môžem v jednej batérii kombinovať sériové a paralelné zapojenie?

Áno, kombinácia sériového a paralelného zapojenia je v batériách bežná. Príklad: 16S2P znamená dve sady 16 článkov zapojených do série a potom paralelne. Miešanie však musí byť starostlivo vyvážené so správnou BMS, aby sa zabránilo prehriatiu, nevyváženosti a bezpečnostným rizikám.

7. Je 96S2P vhodný na domáce skladovanie energie?

Nie, 96S2P je príliš vysokonapäťový pre typické domáce ESS. S menovitým napätím viac ako 300 V je určený na priemyselné skladovanie energie, sieťové aplikácie a elektrické vozidlá. Domáce systémy ESS zvyčajne používajú konfigurácie 16S (51,2 V) alebo 8S (25,6 V) kvôli bezpečnosti a kompatibilite so striedačmi.

8. Ako môžem prispôsobiť batériu napätiu meniča?

Výstupné napätie batérie presne prispôsobte menovitému vstupu meniča. Tu je stručný návod:

Pred dokončením konfigurácie akumulátora si vždy overte špecifikácie meniča.

9. Aký typ BMS potrebujem pre batériu 96S2P?

Potrebujete vysokonapäťovú BMS dimenzovanú na minimálne 96 sériových článkov s vyvažovaním a ochranou do 307,2 V. Tieto jednotky BMS sú zvyčajne navrhnuté na mieru pre priemyselné platformy ESS alebo elektrických vozidiel. Uistite sa, že BMS podporuje:

• Napäťová a tepelná ochrana
• Aktívne/pasívne vyvažovanie
• Komunikácia CAN/RS485
• Hlásenie porúch

10. Môžu LiFePO4 a sodíkové batérie používať rovnakú konfiguráciu?

Nie, sodíkovo-iónová batéria a články LiFePO4 majú rôzne menovité napätia, takže sa líšia počtom sérií.

Pred použitím sodíkovo-iónové články vždy overte kompatibilitu so systémom BMS a meničom.