Вибір відповідної конфігурації акумуляторної батареї має фундаментальне значення для проектування або вибору системи зберігання енергії. Для різних застосувань - від саморобних акумуляторних батарей до високовольтних комерційні системи зберігання енергії (ESS), розуміючи такі терміни, як 8S2P, 16S2Pабо 96S2P безпосередньо впливає на продуктивність, вартість, безпеку та сумісність системи.
У цьому документі детально описано ці конфігурації, роз'яснено послідовне і паралельне з'єднання елементів, а також надано рекомендації щодо вибору оптимальної конфігурації акумуляторної батареї для конкретних застосувань.
Що означають 4S1P, 8S2P, 16S2P і 96S2P?
Позначення XSYP описує, як клітини з'єднані між собою:
- S (серія): Клітини, з'єднані наскрізно, збільшуючи загальну кількість напруга
- P (Паралельно): Елементи, з'єднані поруч, збільшують загальну суму потужність
| Конфігурація | Елементи (послідовні × паралельні) | Всього клітин | Типова напруга | Типова потужність |
|---|
| 4S1P | 4 × 1 | 4 | 12.8B | 1× ємність комірки |
| 8S2P | 8 × 2 | 16 | 25.6V | 2-кратна ємність комірки |
| 16S2P | 16 × 2 | 32 | 51.2V | 2-кратна ємність комірки |
| 96S2P | 96 × 2 | 192 | 307.2V | 2-кратна ємність комірки |
Типові застосування
- 4S1P: Малий Літієва батарея 12 В наприклад, автофургони, тролінгові двигуни або базові сонячні комплекти
- 8S2P: Середні 24В сонячні накопичувачі або системи резервного живлення
- 16S2P: Високопродуктивні сонячні установки на 48 В та комерційні ESS
- 96S2P: Високовольтні електромобілі (EV), промислове резервне живлення та мережеве зберігання
Пояснення послідовного та паралельного з'єднання
Що таке серія (S)?
З'єднання комірок в серія додає свої напруги, а ємність залишається незмінною.
- Приклад: Одиночний елемент LiFePO4 = 3,2 В, 100 Ач 4S акумуляторна батарея = 4 × 3,2 В = 12.8Bємність = 100Ah 16S напруга пакета = 16 × 3.2V = 51.2Vємність = 100Ah
Приклад використання: Коли вашій системі потрібна більш висока напруга (наприклад, для живлення інверторів або двигунів).
Що таке паралельний (P)?
З'єднання комірок в паралельний додає ємність, а напруга залишається незмінною.
- Приклад: Одинарний елемент = 3,2 В, 100 Ач Ємність пакета 2P = 2 × 100 Ач = 200Ahнапруга = 3.2V
Приклад використання: Коли вам потрібен довший час роботи або більший запас енергії.
Розрахунок напруги, потужності та енергії
| Параметр | Приклад (16S2P LiFePO4, елементи на 100 Ач) |
|---|
| Загальна напруга = V комірки × S | 3.2V × 16 = 51.2V |
| Загальна ємність = Елемент Ач × P | 100Ah × 2 = 200Ah |
| Загальна енергія = V × Ah / 1000 | 51,2В × 200Ач = 51,2В × 200Ач 10,24 кВт-год |
Приклади реальних акумуляторних батарей
| Заявка | Конфігурація | Напруга | Ємність | Примітки |
|---|
| Акумулятор для автофургонів | 4S2P | 12.8B | 200Ah | Ідеально підходить для систем постійного струму 12 В |
| Головна ESS | 16S1P | 51.2V | 100Ah | Стандартна система 48В |
| Гольф-карт | 8S3P | 25.6V | 300Ah | Підходить для систем 24 В |
| Промислова ESS | 96S2P | 307.2V | 200Ah | Висока напруга, висока енергія |
Послідовність vs. паралельність: Що обрати?
Серія (вища напруга)
Переваги:
- Забезпечує вищу напругу для потужних навантажень
- Менший струм зменшує калібр проводки та втрати енергії
- Сумісність зі стандартними входами напруги інвертора
Недоліки:
- Потребує точного балансування BMS для запобігання невідповідності комірок
- Вихід з ладу однієї клітини може вплинути на всю зграю
Паралельний (більшої потужності)
Переваги:
- Збільшує час роботи та загальний запас енергії
- Легше замінювати окремі елементи
- Підходить для низької напруги та високої потужності
Недоліки:
- Більший струм вимагає товстіших кабелів і кращого охолодження
- Ризик дисбалансу поточних операцій через нерівномірне старіння
Підсумкове порівняння
| Особливість | Серія | Паралельно |
|---|
| Збільшення | Напруга | Ємність |
| Споживаний струм | Нижній | Вище. |
| Типове використання | Двигуни, інвертори | Резервне живлення, тривалий час роботи |
| Головний виклик | Балансування напруги | Балансування струму |
Застереження з техніки безпеки: Неправильне послідовно-паралельне змішування може спричинити дисбаланс елементів, тепловий розряд і несправності BMS. Завжди консультуйтеся з експертами під час проектування акумуляторних батарей.
Конфігурації для LiFePO4 і натрій-іонних елементів
Порівняння натрій-іонних та LiFePO4 літій-іонних акумуляторів за напругою
| Цільова напруга | Натрій-іон (2,8 В) | LiFePO4 (3,2 В) |
|---|
| 48B | 18S | 16S |
| 12B | 5S | 4S |
- Більше серійних клітин: Вища напруга, але вимагає складних протоколів BMS, ізоляції та безпеки
- Більше паралельних комірок: Збільшує потужність, але ускладнює поточне балансування та управління теплом
- Дизайнерські міркування: Послідовне з'єднання зменшує об'єм проводки, але вимагає кращої ізоляції; паралельне потребує товстіших кабелів і кращого охолодження
- Сумісність: Напруга та струм акумуляторної батареї повинні відповідати технічним характеристикам інвертора та навантаження для забезпечення ефективності та безпеки
Підбір акумуляторних батарей до напруги інвертора
| Напруга інвертора | Рекомендована конфігурація |
|---|
| 12B | 4S |
| 24B | 8S |
| 48B | 16S |
| 300V+ | 96S+ |
Як вибрати правильну конфігурацію акумулятора: Відповіді на 5 ключових запитань
Вибір правильної конфігурації батареї має важливе значення для продуктивності, безпеки та сумісності з вашою системою. Ось 5 головних запитань, на які ви повинні відповісти, перш ніж прийняти рішення.
вибрати оптимальну конфігурацію батареї:
- Матч напруга (S) до вашого інвертора
- Розмір потужність (P) до часу виконання та навантаження
- Баланс простір, вага та безпека
- Підтвердити повну сумісність з вашою BMS та інвертором
Для високовольтна батарея або індивідуальних систем зберігання енергії (наприклад, 96S2P, 48S3P), зверніться до професіонала виробник літієвих батарей які можуть налаштувати рішення відповідно до ваших специфікацій.
1. Яка напруга системи потрібна для вашого застосування?
Кількість послідовно з'єднаних елементів (S) слід вибирати, виходячи з необхідної напруги в системі.
Наприклад:
- Система 48В зазвичай використовує 16 послідовно з'єднаних елементів LiFePO4 (16S), кожен при 3,2 В, загалом 51.2V.
- Для систем на 24 В використовуйте 8S (25,6 В).
- Промисловим системам можуть знадобитися такі високовольтні конфігурації, як 96S для 307,2 В.
Порада: Завжди перевіряйте номінальну вхідну напругу інвертора, щоб вона відповідала вашому акумуляторному блоку.
2. Яка ємність акумулятора вам потрібна?
Ємність (А-год) визначає, як довго батарея може живити навантаження, і збільшується за допомогою паралельного (P) з'єднання.
Наприклад:
- 1P = 100Ah
- 2P = 200Ah (два елементи з'єднані паралельно)
- 3P = 300Ah
Використовуйте паралельні комірки, щоб збільшити час роботи або задовольнити високі вимоги до струму.
Порада: Розрахуйте свої потреби в енергії за допомогою: Напруга × Ємність = Загальна енергія (Вт-год).
3. Який струм споживає ваше навантаження (безперервний та піковий)?
Якщо ваша система споживає великий безперервний або піковий струм, вам знадобиться більше паралельних елементів для безпечного розподілу навантаження.
Кожна комірка має максимальну швидкість розряду. Занадто велике навантаження на малу кількість елементів може призвести до перегріву або виходу системи з ладу. Конфігурація 2P або 3P допомагає справлятися з більшими навантаженнями, не перевантажуючи елементи.
Порада: Під час визначення розміру перевірте як імпульсний струм інвертора, так і пусковий струм електродвигуна.
4. У вас є обмеження за площею або вагою?
Так, наявний простір може обмежувати кількість комірок, які можна використовувати паралельно або послідовно.
- Більше паралельних комірок = більша потужність, але й більша вага та простір.
- Більше серійних комірок = вища напруга без збільшення фізичного розміру.
У будинках на колесах, гольф-карах або морських умовах компактний дизайн часто має більше значення, ніж велика місткість.
Порада: Поцікавтеся у виробника акумуляторів щодо модульних або штабельних конструкцій акумуляторів.
5. Які технічні характеристики вашого інвертора та BMS?
Завжди підбирайте конфігурацію акумулятора відповідно до інвертора та системи керування акумулятором (BMS).
Основні характеристики для перевірки:
- Діапазон вхідної напруги інвертора
- Максимальний тривалий і піковий струм
- BMS підтримує діапазон напруги та кількість комірок
Невідповідність може призвести до низької продуктивності, кодів помилок або навіть до пошкодження системи.
Порада: Надайте технічний паспорт інвертора постачальнику акумуляторів для правильного проектування акумуляторної батареї.
Висновок
Вибір правильної конфігурації акумуляторної батареї дозволяє збалансувати напругу, ємність, безпеку та вартість. Послідовне з'єднання підвищує напругу для потужних навантажень, тоді як паралельне з'єднання збільшує час роботи і час зберігання енергії. Правильне проектування та консультації фахівців мають вирішальне значення для оптимальної, безпечної та надійної роботи акумуляторних систем.
Потрібна експертна допомога в розробці або налаштуванні вашого літієвого або натрій-іонний акумулятор? Зверніться до Kamada Power технічну команду для індивідуальних OEM-рішень та професійного консультування.
ПОШИРЕНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що означає 8S2P в акумуляторній батареї?
8S2P означає, що акумуляторна батарея має 8 елементів, з'єднаних послідовно, і 2 комплекти паралельно. У такій конфігурації напруга дорівнює сумі 8 елементів, а ємність подвоюється. Наприклад, при використанні елементів LiFePO4 (3,2 В, 100 Ач), 8S2P забезпечує 25,6 В і 200 Ачщо робить його придатним для систем з напругою 24 В, таких як гольф-кари, морські акумулятори та невеликі сонячні батареї.
2. У чому різниця між акумуляторними блоками 8S2P, 16S2P і 96S2P?
Основна відмінність полягає в рівні напруги та енергетичній потужності.
- 8S2P = 25.6V, 200Ah
- 16S2P = 51.2V, 200Ah
- 96S2P = 307.2V, 200Ah
Збільшення кількості комірок серії напругапри цьому паралельні клітинки збільшуються потужність. Вибирайте на основі вимог до напруги та потужності вашого інвертора. 96S2P широко використовується у високовольтних системах зберігання енергії для електромобілів або промислових систем.
3. Чи слід з'єднувати батареї послідовно або паралельно?
З'єднайте послідовно, якщо вам потрібна більша напруга; з'єднайте паралельно, якщо вам потрібна більша потужність.
- Серія (S): Додає напругу (наприклад, для інверторних систем на 48 В)
- Паралельний (P): Додає потужності (довший час роботи, більше ампер-годин)
На практиці більшість систем використовують поєднання обох для задоволення потреб в енергії та напрузі. Завжди забезпечуйте належну підтримку BMS (системи керування акумулятором).
4. Як розрахувати напругу та ємність акумуляторної батареї?
Помножте кількість послідовних комірок на напругу комірки для отримання загальної напруги; помножте кількість паралельних комірок на ємність комірки для отримання загальної ємності.
Формула:
- Напруга = Послідовність комірок × напруга комірки
- Ємність = Паралельні комірки × Комірка Ач
- Енергія = Напруга × Потужність ÷ 1000 (в кВт-год)
Приклад: Батарея 16S2P з елементами 3,2 В, 100 Ач = =.
- 51.2V (16 × 3.2V)
- 200Ah (2 × 100Ah)
- 10,24 кВт-год (51,2 В × 200 Ач ÷ 1000)
5. Яка конфігурація акумуляторів найкраща для інвертора на 48 В?
Використовуйте конфігурацію 16S з батареями LiFePO4 для інверторів 48В. Кожна комірка LiFePO4 має напругу 3,2 В, тому 16 послідовно з'єднаних елементів забезпечують 51,2 В, що є оптимальним для входів інвертора на 48 В. Це стандарт для більшості сонячних і домашніх систем зберігання енергії.
6. Чи можна змішувати послідовні та паралельні з'єднання в одному акумуляторному блоці?
Так, комбінування послідовних і паралельних з'єднань часто зустрічається в акумуляторних батареях. Приклад: 16S2P означає два набори по 16 елементів, з'єднаних послідовно, а потім паралельно. Однак, змішування повинно бути ретельно збалансований з належною BMS, щоб уникнути перегріву, дисбалансу та ризиків для безпеки.
7. Чи підходить 96S2P для домашнього накопичувача енергії?
Ні, 96S2P занадто висока напруга для типової домашньої ESS. З номінальною напругою понад 300 В, вони призначені для промислового зберігання енергії, мережевих застосувань та електромобілів. Домашні системи ESS зазвичай використовують конфігурації 16S (51,2 В) або 8S (25,6 В) для безпеки та сумісності з інверторами.
8. Як підібрати акумуляторні блоки до напруги інвертора?
Напруга на виході акумулятора повинна відповідати номінальній напрузі на вході інвертора. Ось короткий посібник:
| Напруга інвертора | Рекомендоване налаштування акумулятора |
|---|
| 12B | 4S (12.8V) |
| 24B | 8S (25.6V) |
| 48B | 16S (51.2V) |
| 300V+ | 96S (307.2V) |
Завжди звіряйтеся зі специфікаціями вашого інвертора, перш ніж остаточно визначити конфігурацію акумуляторної батареї.
9. Який тип BMS потрібен для акумуляторної батареї 96S2P?
Вам потрібна високовольтна BMS, розрахована щонайменше на 96 серійних елементів, з балансуванням і захистом до 307,2 В. Ці блоки BMS зазвичай розробляються на замовлення для промислових платформ ESS або електромобілів. Переконайтеся, що BMS підтримує:
- Захист від напруги та тепловий захист
- Активне/пасивне балансування
- Зв'язок CAN/RS485
- Повідомлення про несправності
10. Чи можна використовувати LiFePO4 і натрій-іонні акумулятори в одній конфігурації?
Ні, натрій-іонний акумулятор та LiFePO4 мають різні номінальні напруги, тому кількість серій відрізняється.
| Тип батареї | Номінальна напруга | Конфігурація системи 48В |
|---|
| LiFePO4 | 3.2B | 16S |
| Натрій-іон | 2.8V | 18S |
Перед використанням натрій-іонних елементів завжди перевіряйте сумісність з BMS та інвертором.