Izbira ustrezne konfiguracije baterijskega paketa je temeljnega pomena pri načrtovanju ali izbiri sistema za shranjevanje energije. Za različne aplikacije, od napajalnih bank za domače mojstre do visokonapetostnih komercialni sistemi za shranjevanje energije (ESS), razumevanje izrazov, kot so 8S2P, 16S2Pali 96S2P neposredno vpliva na zmogljivost, stroške, varnost in združljivost sistema.
Ta dokument podrobno opisuje te konfiguracije, pojasnjuje zaporedne in vzporedne povezave celic ter zagotavlja navodila za izbiro optimalne konfiguracije baterijskega paketa za določene aplikacije.
Kaj pomenijo 4S1P, 8S2P, 16S2P in 96S2P?
Zapis XSYP opisuje, kako so celice povezane:
- S (serija): celice, ki so povezane od konca do konca, kar povečuje skupno napetost
- P (vzporedno): celice, ki so povezane druga ob drugi, s čimer se poveča skupni zmogljivost
| Konfiguracija | Celice (zaporedno × vzporedno) | Skupno število celic | Tipična napetost | Tipična zmogljivost |
|---|
| 4S1P | 4 × 1 | 4 | 12.8V | 1× zmogljivost celic |
| 8S2P | 8 × 2 | 16 | 25.6V | 2× zmogljivost celic |
| 16S2P | 16 × 2 | 32 | 51.2V | 2× zmogljivost celic |
| 96S2P | 96 × 2 | 192 | 307.2V | 2× zmogljivost celic |
Tipične aplikacije
- 4S1P: Majhna 12-voltna litijeva baterija kot so avtodomi, motorji za vleko ali osnovni solarni kompleti.
- 8S2P: Srednje veliki 24-voltni sistemi za shranjevanje ali rezervno napajanje s sončno energijo
- 16S2P: Visokozmogljive 48-voltne solarne naprave in komercialni ESS
- 96S2P: Visokonapetostna električna vozila (EV), industrijske rezerve in shranjevanje v omrežju
Razlaga zaporednih in vzporednih povezav
Kaj je serija (S)?
Povezovanje celic v serija doda njuni napetosti, medtem ko zmogljivost ostane enaka.
- Primer: Ena celica LiFePO4 = 3,2 V, 100Ah 4S paketna napetost = 4 × 3,2 V = 12.8V, zmogljivost = 100Ah 16S napetost paketa = 16 × 3,2V = 51.2V, zmogljivost = 100Ah
Primer uporabe: Kadar vaš sistem zahteva višjo napetost (npr. pri napajanju pretvornikov ali motorjev).
Kaj je vzporedno (P)?
Povezovanje celic v vzporedno povečuje zmogljivost, medtem ko napetost ostaja nespremenjena.
- Primer: Ena celica = 3,2 V, 100 Ah Kapaciteta paketa 2P = 2 × 100 Ah = 200Ah, napetost = 3,2 V
Primer uporabe: Kadar želite daljši čas delovanja ali večje zaloge energije.
Izračunavanje napetosti, zmogljivosti in energije
| Parameter | Primer (16S2P LiFePO4, 100Ah celice) |
|---|
| Skupna napetost = celica V × S | 3.2V × 16 = 51.2V |
| Skupna zmogljivost = celica Ah × P | 100Ah × 2 = 200Ah |
| Skupna energija = V × Ah / 1000 | 51,2 V × 200 Ah = 10,24 kWh |
Primeri baterijskih paketov v realnem svetu
| Aplikacija | Konfiguracija | Napetost | Zmogljivost | Opombe |
|---|
| Baterija za avtodome | 4S2P | 12.8V | 200Ah | Odlično za sisteme 12 V enosmernega toka |
| Domov ESS | 16S1P | 51.2V | 100Ah | Standardni 48V sistem |
| Voziček za golf | 8S3P | 25.6V | 300Ah | Primerno za 24V sisteme |
| Industrijska ESS | 96S2P | 307.2V | 200Ah | Visoka napetost, visoka energija |
Zaporedni in vzporedni: Kaj izbrati?
Serija (višja napetost)
Prednosti:
- Zagotavlja višjo napetost za močne obremenitve
- Nižji tok zmanjšuje razdaljo napeljave in izgubo energije
- Združljiv s standardnimi napetostnimi vhodi inverterjev
Slabosti:
- Zahteva natančno uravnoteženje BMS, da se prepreči neusklajenost celic.
- Okvara ene celice lahko vpliva na celoten paket.
Vzporedno (večja zmogljivost)
Prednosti:
- Podaljša čas delovanja in skupno shranjevanje energije
- Lažja zamenjava posameznih celic
- Primerno za nizkonapetostne potrebe z visoko zmogljivostjo
Slabosti:
- Večji tok zahteva debelejše kable in boljše hlajenje
- Tveganje tokovnega neravnovesja zaradi neenakomernega staranja
Povzetek primerjave
| Funkcija | Serija | Vzporedno |
|---|
| Povečuje | Napetost | Zmogljivost |
| Trenutna poraba | Spodnja stran | Višji |
| Tipična uporaba | Motorji, inverterji | Rezervno napajanje, dolg čas delovanja |
| Glavni izziv | Izravnava napetosti | Trenutna izravnava |
Varnostno opozorilo: Nepravilno serijsko-paralelno mešanje lahko povzroči neravnovesje celic, toplotno beganje in napake BMS. Pri načrtovanju baterijskih sklopov se vedno posvetujte s strokovnjaki.
Konfiguracije za LiFePO4 in natrijeve ionske celice
Primerjava napetosti med natrijevimi ioni in LiFePO4
| Ciljna napetost | Natrijev ion (2,8 V) | LiFePO4 (3,2 V) |
|---|
| 48V | 18S | 16S |
| 12V | 5S | 4S |
- Več serijskih celic: Višja napetost, vendar zahteva zapletene protokole BMS, izolacijo in varnost
- Več vzporednih celic: Povečanje zmogljivosti, vendar izziv za trenutno uravnoteženje in toplotno upravljanje
- Razmisleki o načrtovanju: Serijska napeljava zmanjšuje količino kablov, vendar zahteva boljšo izolacijo; vzporedna napeljava potrebuje debelejše kable in izboljšano hlajenje.
- Združljivost: Napetost in tok baterijskega paketa morata ustrezati specifikacijam inverterja in obremenitve za učinkovitost in varnost.
Ujemanje baterijskih paketov z napetostjo inverterja
| Napetost pretvornika | Priporočena konfiguracija |
|---|
| 12V | 4S |
| 24V | 8S |
| 48V | 16S |
| 300V+ | 96S+ |
Kako izbrati pravo konfiguracijo baterije: Odgovori na 5 ključnih vprašanj
Izbira pravilne konfiguracije baterije je bistvenega pomena za zmogljivost, varnost in združljivost s sistemom. Tukaj je 5 najpomembnejših vprašanj, na katera morate odgovoriti, preden se odločite.
izbrati najboljšo konfiguracijo baterije:
- Tekma napetost (S) na inverter
- Velikost zmogljivost (P) v svoj izvajalni čas in naložite
- Bilanca prostor, teža in varnost
- Potrdite popolno združljivost s sistemom BMS in pretvornikom
Za visokonapetostna baterija ali sisteme za shranjevanje energije po meri (npr. 96S2P, 48S3P), sodelujte s strokovnjakom proizvajalec litijevih baterij ki lahko rešitev prilagodi vašim natančnim zahtevam.
1. Kakšno napetost sistema zahteva vaša aplikacija?
Število celic v seriji (S) morate izbrati glede na zahtevano sistemsko napetost.
Na primer:
- 48V sistem običajno uporablja 16 LiFePO4 celic v zaporedju (16S), vsak z napetostjo 3,2 V, skupaj 51.2V.
- Za 24V sisteme uporabite 8S (25,6 V).
- Industrijski sistemi lahko zahtevajo visokonapetostne konfiguracije, kot so 96S za 307.2V.
Nasvet: Vedno preverite nazivno vhodno napetost inverterja, da bo pravilno usklajena z vašim baterijskim sklopom.
2. Kolikšno zmogljivost baterije potrebujete?
Zmogljivost (Ah) določa, kako dolgo lahko baterija napaja breme, in se poveča z vzporednimi (P) povezavami.
Na primer:
- 1P = 100Ah
- 2P = 200Ah (dve vzporedno povezani celici)
- 3P = 300Ah
Uporabite vzporedne celice, da podaljšate čas delovanja ali zadostite zahtevam po visokem toku.
Nasvet: Izračunajte svoje potrebe po energiji s pomočjo: Napetost × zmogljivost = skupna energija (Wh).
3. Kakšen je trenutni tok vašega bremena (neprekinjen in najvišji)?
Če vaš sistem porablja visok trajni ali konični tok, potrebujete več vzporednih celic za varno porazdelitev obremenitve.
Vsaka celica ima največjo hitrost praznjenja. Prevelika obremenitev premajhnega števila celic lahko povzroči pregrevanje ali okvaro sistema. Konfiguracija 2P ali 3P pomaga pri obvladovanju večjih obremenitev, ne da bi obremenila celice.
Nasvet: Pri določanju velikosti preverite udarni tok inverterja in zagonski tok motorja.
4. Imate prostorske ali težnostne omejitve?
Da - razpoložljivi prostor lahko omejuje število celic, ki jih lahko uporabite vzporedno ali zaporedno.
- Več vzporednih celic = večja zmogljivost, vendar tudi večja teža in prostor.
- Več serijskih celic = višja napetost brez večje fizične velikosti.
V avtodomih, vozičkih za golf ali na morju je kompaktna zasnova pogosto pomembnejša od velike zmogljivosti.
Nasvet: Vprašajte proizvajalca baterij za modularne ali zlagajoče se pakete.
5. Kakšne so specifikacije vašega pretvornika in sistema BMS?
Konfiguracijo baterije vedno uskladite s pretvornikom in sistemom za upravljanje baterije (BMS).
Ključne specifikacije, ki jih je treba preveriti:
- Območje vhodne napetosti pretvornika
- Največji trajni in konični tok
- Podprto območje napetosti in število celic BMS
Neskladje lahko povzroči slabo delovanje, kode napak ali celo poškodbe sistema.
Nasvet: Ponudniku baterij predložite podatkovni list pretvornika, da bo lahko pravilno zasnoval paket.
Zaključek
Pri izbiri prave konfiguracije baterijskega paketa je treba uskladiti napetost, zmogljivost, varnost in stroške. Serijske povezave povečajo napetost za zmogljive obremenitve, vzporedne povezave pa podaljšajo čas delovanja in shranjevanje energije. Za optimalne, varne in zanesljive baterijske sisteme sta ključnega pomena pravilno načrtovanje in strokovno svetovanje.
Potrebujete strokovno pomoč pri oblikovanju ali prilagajanju litija ali natrijevo-ionska baterija? Kontakt Kamada Power tehnična ekipa za prilagojene rešitve OEM in strokovno svetovanje.
POGOSTA VPRAŠANJA
1. Kaj pomeni 8S2P v baterijskem paketu?
8S2P pomeni, da ima baterijski sklop 8 celic, ki so povezane zaporedno, in 2 sklopa, ki sta povezana vzporedno. V tej konfiguraciji je napetost enaka vsoti 8 celic, zmogljivost pa se podvoji. Na primer, z uporabo celic LiFePO4 (3,2 V, 100 Ah) 8S2P zagotavlja 25,6 V in 200 Ahzato je primeren za 24-voltne sisteme, kot so vozički za golf, ladijski akumulatorji in majhna skladišča sončne energije.
2. Kakšna je razlika med baterijskimi paketi 8S2P, 16S2P in 96S2P?
Glavna razlika je v ravni napetosti in energetski zmogljivosti.
- 8S2P = 25,6 V, 200 Ah
- 16S2P = 51,2 V, 200 Ah
- 96S2P = 307,2 V, 200 Ah
Več serijskih celic poveča napetost, medtem ko vzporedne celice povečajo zmogljivost. Izberite glede na napetost in moč, ki jo zahteva vaš inverter. 96S2P se pogosto uporablja v visokonapetostnih električnih vozilih ali industrijskih sistemih za shranjevanje energije.
3. Ali naj baterije povežem zaporedno ali vzporedno?
Če potrebujete višjo napetost, jih povežite zaporedno, če potrebujete večjo zmogljivost, pa vzporedno.
- Serija (S): Dodaja napetost (npr. za 48-voltne inverterske sisteme)
- Vzporedno (P): Poveča zmogljivost (daljši čas delovanja, več amperskih ur)
V praksi večina sistemov uporablja kombinacija obojega za zadovoljitev potreb po energiji in napetosti. Vedno poskrbite za ustrezno podporo sistema za upravljanje akumulatorjev (BMS).
4. Kako izračunam napetost in zmogljivost baterijskega paketa?
Število zaporednih celic pomnožite z napetostjo celic in dobite skupno napetost; število vzporednih celic pomnožite s kapaciteto celic in dobite skupno kapaciteto.
Formula:
- Napetost = zaporedne celice × napetost celic
- Kapaciteta = vzporedne celice × celica Ah
- Energija = napetost × zmogljivost ÷ 1000 (v kWh)
Primer: Baterija 16S2P s celicami 3,2 V, 100 Ah =
- 51,2 V (16 × 3,2 V)
- 200Ah (2 × 100Ah)
- 10,24 kWh (51,2 V × 200 Ah ÷ 1000)
5. Katera konfiguracija baterije je najboljša za 48V inverter?
Uporabite konfiguracijo 16S z baterijami LiFePO4, ki ustrezajo 48V pretvornikom. Vsaka celica LiFePO4 ima napetost 3,2 V, tako da 16 celic zaporedno zagotavlja 51,2 V, kar je optimalno za 48-voltne vhode pretvornika. To je standard v večini sistemov za shranjevanje sončne in domače energije.
6. Ali lahko v enem baterijskem paketu kombiniram serijske in vzporedne povezave?
Da, kombiniranje zaporednih in vzporednih povezav je v baterijskih paketih običajno. Primer: 16S2P pomeni dva sklopa 16 celic, ki sta povezana zaporedno in nato vzporedno. Vendar je treba mešanje skrbno uravnotežen z ustreznim sistemom BMS, da se izognete pregrevanju, neravnovesju in varnostnim tveganjem.
7. Ali je 96S2P primeren za shranjevanje energije na domu?
Ne, 96S2P je previsokonapetostni za tipične domače ESS. Z nazivno napetostjo več kot 300 V je zasnovan za industrijsko shranjevanje energije, aplikacije v omrežju in električna vozila. Domači sistemi ESS običajno uporabljajo konfiguracije 16S (51,2 V) ali 8S (25,6 V) zaradi varnosti in združljivosti z inverterjem.
8. Kako uskladiti akumulatorske baterije z napetostjo inverterja?
Izhodno napetost baterije natančno uskladite z nazivno vhodno napetostjo inverterja. Tukaj je kratek vodnik:
| Napetost pretvornika | Priporočena nastavitev baterije |
|---|
| 12V | 4S (12,8 V) |
| 24V | 8S (25,6 V) |
| 48V | 16S (51,2 V) |
| 300V+ | 96S (307,2 V) |
Pred dokončno konfiguracijo baterijskega paketa vedno preverite specifikacije pretvornika.
9. Kakšno vrsto sistema BMS potrebujem za baterijski paket 96S2P?
Potrebujete visokonapetostni sistem BMS za vsaj 96 serijskih celic z uravnoteženjem in zaščito do 307,2 V. Te enote BMS so običajno zasnovane po meri za industrijske platforme ESS ali električna vozila. Prepričajte se, da BMS podpira:
- Napetostna in toplotna zaščita
- Aktivno/pasivno uravnoteženje
- Komunikacija CAN/RS485
- Poročanje o napakah
10. Ali lahko baterije LiFePO4 in natrijeve ionske baterije uporabljajo enako konfiguracijo?
Ne, natrijevo-ionska baterija in celice LiFePO4 imajo različne nazivne napetosti, zato se serijsko število razlikuje.
| Vrsta baterije | Nazivna napetost | Konfiguracija sistema 48V |
|---|
| LiFePO4 | 3.2V | 16S |
| Natrijevi ioni | 2.8V | 18S |
Pred uporabo natrijevih ionskih celic se vedno prepričajte o združljivosti s sistemom BMS in pretvornikom.