كيفية حساب حزمة البطارية الخلوية الحقيبة: السلسلة والتوازي والجهد والسعة والكيلوواط ساعة

يبدأ حساب حزمة بطارية الخلية الحقيبةية ببعض الصيغ البسيطة، لكن التصميم القابل للاستخدام يتطلب أكثر من مجرد مضاعفة الجهد والسعة.

اتصالات السلسلة تحدد جهد الحزمة. تحدد الاتصالات المتوازية سعة الحزمة وتساهم في القدرة الحالية. تحدد كيمياء الخلية وحدود الجهد ومعدل التفريغ والمقاومة الداخلية ودرجة الحرارة والضغط الميكانيكي ونظام إدارة البطارية (BMS) ما إذا كان التكوين المحسوب يمكن أن يعمل بأمان في التطبيق المقصود.

يشرح هذا الدليل كيفية حساب أعداد المتسلسلات والتوازيات، والجهد الاسمي، وAh، وWh، والكيلووات ساعة القابلة للاستخدام. أ يتم استخدام خلية الحقيبة P70A 3.7V 70Ah NMC كمثال رئيسي.

الحسابات مناسبة للتحجيم الأولي للبطارية. يجب التحقق من تصميمات الوحدة والحزمة النهائية وفقًا لأحدث ورقة بيانات للخلية وملف تعريف التحميل الكامل ونتائج اختبار مستوى الحزمة.

الوجبات السريعة الرئيسية

• الخلايا المتصلة على التوالي تزيد من الجهد. أنها لا تزيد من قدرة آه.

• الخلايا المتصلة بالتوازي تزيد من قدرة آه؛ أنها لا تزيد من الجهد.

• طاقة الحزمة بالوات تساوي جهد الحزمة الاسمي مضروبًا في سعة العبوة.

• اقسم Wh على 1000 لتحويل النتيجة إلى kWh.

• طاقة اللوحة والطاقة القابلة للاستخدام ليست هي نفسها.

• يجب فحص التيار المستمر عند أدنى جهد تشغيل، وليس فقط عند الجهد الاسمي.

• يجب أن يأتي الحد الأقصى لجهود الشحن والتفريغ من ورقة بيانات الخلية المحددة.

• تتطلب خلايا الحقيبة قيودًا ميكانيكية خاصة بالخلية، وبدل تورم، وتصميمًا حراريًا.

• لا يمكن تحديد تقييمات BMS النهائية والصمامات والموصلات والموصلات من قاعدة نسبة مئوية واحدة.

1. حدد متطلبات نظام البطارية أولاً

ينبغي حساب حزمة البطارية بشكل عكسي من التطبيق. قبل تحديد خلية أو تحديد التكوين المتسلسل والمتوازي، حدد المتطلبات التالية:

• الهدف الجهد النظام الاسمي

• الحد الأقصى المسموح به لجهد الإدخال

• الحد الأدنى من جهد التشغيل

• اللوحة المطلوبة أو الطاقة القابلة للاستخدام

• وقت التشغيل المطلوب

• الطاقة والتيار المستمر

• ذروة الطاقة، الذروة الحالية ومدة الذروة

• قوة الشحن ووقت الشحن

• أبعاد التثبيت المتاحة

• الحد الأقصى لوزن البطارية

• درجة حرارة التشغيل والتخزين

• دورة الحياة المتوقعة

• طريقة التبريد

• متطلبات الشهادات والنقل المطبقة

على سبيل المثال، قد يقبل النظام المُعلن عنه على أنه '48 فولت' جهدًا أقصى وأدنى مختلفًا اعتمادًا على وحدة التحكم في المحرك أو العاكس أو محول DC/DC أو أي معدات متصلة أخرى. إن جهد النظام المُعلن عنه وحده لا يكفي لتحديد عدد السلسلة الصحيح.

2. فهم مواصفات الخلية

يجب أن يستخدم الحساب المواصفات المعتمدة للخلية المحددة. تتضمن أهم المدخلات ما يلي:

معلمة الخلية	سبب أهميتها
الجهد الاسمي	يستخدم للحسابات الأولية لجهد الحزمة والطاقة
أوصى تهمة قطع الجهد	يستخدم لحساب خرج الشاحن والحد الأقصى لجهد الحزمة العادي
نهاية التفريغ الجهد	يستخدم لتقييم الحد الأدنى للجهد
القدرة المقدرة أو القياسية	يحدد الأولية آه والطاقة
تصنيف التفريغ المستمر	يساعد على تحديد القدرة الحالية
ذروة تصنيف التفريغ ومدته	يستخدم في أحداث التحميل القصيرة مثل التسارع أو بدء تشغيل المحرك
المقاومة الداخلية للتيار المستمر	يساعد في تقدير ترهل الجهد والحرارة المقاومة تحت الحمل
درجة حرارة الشحن والتفريغ	يحدد التشغيل المسموح به وتخفيض التيار
الأبعاد والوزن	مطلوب لتخطيط الوحدة النمطية وحسابات كثافة الطاقة على مستوى الحزمة
التحميل المسبق الميكانيكي وبدل التورم	مطلوب لتصميم وحدة خلية الحقيبة
شروط اختبار دورة الحياة	هناك حاجة لمقارنة توقعات عمر الخدمة بشكل صحيح

لا يزال من الممكن أن يكون للخلايا التي لها نفس الكيمياء حدود جهد مختلفة وتصنيفات تيار ونطاقات حرارة مختلفة. لا تقم بتطبيق إعداد جهد عالمي واحد على كل خلية من خلايا الحقيبة NMC أو LFP أو LTO.

Misen لوازم متعددة كيمياء البطاريات الخلوية الحقيبةية وقدرات التنقل الكهربائي، والمركبات الزراعية، والروبوتات، والمعدات الصناعية، والأنظمة البحرية، ومشاريع تخزين الطاقة.

3. اختيار كيمياء الخلية

تؤثر الكيمياء على حساب الجهد، وعدد الخلايا المتسلسلة، وكثافة الطاقة، وهدف دورة الحياة، وقدرة الطاقة، والاستراتيجية الحرارية.

الكيمياء	الجهد الاسمي الأولي النموذجي	أولوية الاختيار المشتركة
خلية الحقيبة NMC	حوالي 3.6-3.73 فولت، حسب الخلية	كثافة طاقة عالية وأنظمة بطاريات مدمجة وخفيفة الوزن
خلية الحقيبة LiFePO4	عادة حوالي 3.2 فولت	دورة الحياة، والاستقرار الحراري والتطبيقات الصناعية أو الثابتة
خلية الحقيبة LTO	عادة حوالي 2.3-2.4 فولت	طاقة عالية، شحن سريع، تشغيل في درجة حرارة منخفضة ودورة حياة طويلة

هذه قيم مرجعية أولية، وليست إعدادات تصميم عامة. استخدم دائمًا الجهد الاسمي وحد الشحن وحد التفريغ المنصوص عليه في مواصفات الخلية المحددة.

4. الخلية المرجعية: خلية الحقيبة P70A 3.7V 70Ah NMC

بالنسبة لمثال الحساب الرئيسي، نستخدم التنسيق الكبير خلية الحقيبة P70A NMC.

بالنسبة للحسابات الأولية البسيطة، فإن القيم التي تواجه السوق هي:

• الجهد الاسمي: 3.7 فولت

• فئة السعة الاسمية: 70 أمبير

• الطاقة الاسمية الأولية: 3.7 فولت × 70 أمبير = 259 وات في الساعة

• الحد الأقصى لمعدل التفريغ المستمر: يصل إلى 3 درجات مئوية عند 25 درجة مئوية في ظل الظروف المحددة

• التيار التقريبي المقابل لـ 3C: 70Ah × 3C = 210A

توفر بيانات الخلية التفصيلية شروط اختبار أكثر تحديدًا:

• الجهد الاسمي: 3.73 فولت عند 0.33 درجة مئوية أو 3.70 فولت عند 0.5 درجة مئوية

• السعة القياسية: 68.7 أمبير على الأقل عند 0.33 درجة مئوية أو 67.8 أمبير على الأقل عند 0.5 درجة مئوية

• الطاقة المحسوبة: حوالي 256.3 وات في الساعة بناءً على 3.73 فولت × 68.7 أمبير في الساعة

• الجهد الكهربي الموصى به لقطع الشحن: 4.3 فولت

• جهد نهاية التفريغ: 2.75 فولت تحت حالة درجة الحرارة العادية المذكورة

• المقاومة الداخلية للتيار المتردد: لا تزيد عن 1.2mΩ تحت ظروف الاختبار المحددة

• المقاومة الداخلية للتيار المستمر: لا تزيد عن 3.0mΩ تحت ظروف الاختبار المحددة

تعمل قيم 3.7V و70Ah على تسهيل متابعة الصيغ الأساسية. بالنسبة للحسابات الهندسية النهائية ومواصفات المشتريات وضمانات الأداء، استخدم قيمة ورقة البيانات المعمول بها وحالة الاختبار.

5. كيف تزيد توصيلات السلسلة الجهد

عندما يتم توصيل الخلايا على التوالي، يتم توصيل الطرف الموجب لخلية واحدة أو مجموعة متوازية بالطرف السالب للخلية التالية.

تعمل التوصيلات المتسلسلة على زيادة الجهد، بينما تظل سعة Ah دون تغيير.

جهد الحزمة الاسمي = عدد الخلايا في السلسلة × جهد الخلية الاسمي

باستخدام قيم P70A التي تواجه السوق في تكوين 14S:

14 × 3.7 فولت = 51.8 فولت اسمي

وبالتالي فإن حزمة 14S1P تحتوي على:

• الجهد الاسمي: 51.8 فولت

• السعة: 70 أمبير

• العدد الإجمالي للخلايا: 14

يجب أيضًا فحص نطاق الجهد الكامل.

باستخدام جهد قطع الشحن الموصى به P70A:

14 × 4.3 فولت = 60.2 فولت

باستخدام جهد نهاية التفريغ المعلن 2.75 فولت:

14 × 2.75 فولت = 38.5 فولت

وبالتالي فإن نطاق الجهد الأولي يبلغ حوالي 38.5 فولت إلى 60.2 فولت في ظل الظروف المعمول بها.

قد يتم تسويق بطارية 14S NMC كنظام من فئة 48 فولت، لكن هذا لا يجعلها متوافقة تلقائيًا مع كل وحدة تحكم أو عاكس 48 فولت. يجب فحص جميع الأجهزة المتصلة وفقًا لنطاق جهد البطارية الكامل.

للحصول على شرح أكثر تفصيلا، راجع جهد خلية الحقيبة NMC: الحدود وإعدادات BMS.

6. كيف تزيد الاتصالات المتوازية من السعة

عندما يتم توصيل الخلايا على التوازي، يتم توصيل جميع الأطراف الموجبة معًا وجميع الأطراف السالبة متصلة معًا.

تعمل التوصيلات المتوازية على زيادة قدرة Ah، بينما يظل الجهد مساويًا لخلية واحدة أو مجموعة سلسلة واحدة.

سعة العبوة = عدد الخلايا الموازية × سعة الخلية

باستخدام أربع خلايا P70A بالتوازي:

4 × 70 أمبير = 280 أمبير

وبالتالي فإن مجموعة 4P لديها:

• الجهد الاسمي: 3.7 فولت

• السعة: 280 أمبير

• العدد الإجمالي للخلايا: 4

يمكن للاتصالات المتوازية أيضًا زيادة القدرة الحالية. للتحجيم الأولي:

القدرة الحالية للمجموعة المتوازية ≈ عدد الخلايا المتوازية × تيار الخلية الواحدة المعتمد

إذا كانت خلية P70A من فئة 70 أمبير تدعم حوالي 210 أمبير عند 3 درجات مئوية في ظل ظروف الاختبار المحددة، فإن المجموعة المتوازية المكونة من أربع خلايا تتمتع بقدرة تيار نظرية على مستوى الخلية تبلغ حوالي 840 أمبير.

ومع ذلك، هذا ليس تيار الحزمة الآمنة تلقائيًا.

يتم تحديد الحد الحالي النهائي بأقل حد معتمد من بين:

• الخلايا

• علامات تبويب الخلايا

• أشرطة التوصيل أو الموصلات المرنة

• وصلات ملحومة أو مثبتة بمسامير

• خدمات إدارة المباني

• المقاولين

• الصمامات

• الكابلات والموصلات

• نظام التبريد

• ارتفاع درجة الحرارة المسموح بها

تعتمد المشاركة الحالية الموازية أيضًا على مقاومة الخلية ومقاومة الاتصال وتماثل شريط التوصيل ودرجة الحرارة ومطابقة الخلية. يجب دائمًا أن يتبع الضرب النظري التحقق الكهربائي والحراري.

7. كيفية حساب الحزمة المتسلسلة والمتوازية

يحتوي تكوين 14S4P على 14 مجموعة متصلة على التوالي، مع أربع خلايا متصلة بالتوازي داخل كل مجموعة.

العدد الإجمالي للخلايا هو:

إجمالي الخلايا = عدد التسلسل × العدد الموازي

14 × 4 = 56 خلية

بالنسبة لمثال P70A:

• عدد المسلسلات: 14

• العدد الموازي: 4

• مجموع الخلايا: 56

• الجهد الاسمي للحزمة: 51.8 فولت

• سعة العبوة: 280 أمبير

يجب أن يكون المصطلح '14S4P' مدعماً بمخطط كهربائي يوضح المجموعات المتوازية ونقاط الاستشعار BMS ومسار التيار الرئيسي وأجهزة الحماية. لا تعتمد فقط على اسم التكوين المكتوب عند مراجعة رسم المورد.

تستخدم بعض أنظمة البطاريات سلاسل متسلسلة محمية بشكل منفصل ومتصلة بالتوازي على مستوى العبوة. يمكن أن يوفر هذا الترتيب التكرار، ولكنه يتطلب تنسيقًا دقيقًا بين وحدات BMS والموصلات والصمامات وأنظمة الاتصالات. تعتمد البنية الصحيحة على متطلبات السلامة والخدمة وعزل الأخطاء في المشروع.

8. كيفية حساب Wh و kWh

يتم التعبير عن طاقة البطارية عادةً بالواط/ساعة أو بالكيلوواط/ساعة.

طاقة العبوة (Wh) = جهد العبوة الاسمي × سعة العبوة

يمكن حساب نفس النتيجة مباشرة من عدد الخلايا:

طاقة الحزمة (Wh) = S × P × الجهد الاسمي للخلية × سعة الخلية

بالنسبة لمثال 14S4P P70A:

• الجهد الاسمي للحزمة: 51.8 فولت

• سعة العبوة: 280 أمبير

51.8 فولت × 280 أمبير = 14,504 وات في الساعة

تحويل Wh إلى كيلوواط ساعة:

14,504 واط ساعي ÷ 1,000 = 14.504 كيلو واط ساعي

وبالتالي فإن طاقة اللوحة الأولية تكون تقريبًا:

14.50 كيلو واط ساعي

باستخدام قيم اختبار ورقة البيانات الأكثر تحفظًا وهي 3.73 فولت و68.7 أمبير:

14 × 4 × 3.73 فولت × 68.7 أمبير = حوالي 14.35 كيلو وات في الساعة

يوضح الفرق سبب عدم التعامل مع فئة السعة التي تواجه السوق والحد الأدنى من السعة التي تم اختبارها في ورقة البيانات على أنهما متطابقان. للحصول على أداء مضمون للحزمة، استخدم قيمة المواصفات المعمول بها.

يمكنك معرفة المزيد حول الفرق بين الطاقة على مستوى الخلية والطاقة على مستوى العبوة شرح كثافة طاقة خلية الحقيبة: Wh/kg، Wh/L وطاقة العبوة القابلة للاستخدام.

9. جدول حساب حزمة P70A السريع

تستخدم القيم التالية 3.7 فولت و70 أمبير في الساعة للتحجيم الأولي.

التكوين	عدد الخلايا	الجهد الاسمي	السعة طاقة	لوحة الاسم الطاقة	التقريبية عند نافذة SOC قابلة للاستخدام بنسبة 80٪
14S1P	14	51.8 فولت	70 آه	3.63 كيلو واط ساعي	2.90 كيلو واط ساعة
14S2P	28	51.8 فولت	140 آه	7.25 كيلو واط ساعي	5.80 كيلو واط ساعة
14S3P	42	51.8 فولت	210 آه	10.88 كيلو واط ساعي	8.70 كيلو واط ساعة
14S4P	56	51.8 فولت	280 أمبير	14.50 كيلو واط ساعي	11.60 كيلو واط ساعي

هذه القيم أولية. تعتمد الطاقة القابلة للتسليم الفعلية على نافذة الجهد المعتمدة، وتيار الحمل، ودرجة الحرارة، وعمر الخلية، وإعدادات نظام إدارة المباني (BMS)، وفقدان النظام.

10. الطاقة الاسمية مقابل الطاقة القابلة للاستخدام

يتم حساب طاقة اللوحة من الجهد الاسمي والقدرة. الطاقة القابلة للاستخدام هي الكمية التي يمكن للتطبيق الوصول إليها ضمن نافذة التشغيل المحددة.

لتقدير مبكر:

الطاقة القابلة للاستخدام ≈ طاقة اللوحة × نافذة SOC قابلة للاستخدام

إذا كانت حزمة 14S4P P70A تحتوي على 14.50 كيلووات في الساعة من الطاقة الأولية للوحة الاسم وتعمل من خلال نافذة SOC بنسبة 80%:

14.50 كيلووات ساعة × 0.80 = 11.60 كيلووات ساعة تقريبًا

وهذا تقدير وليس نتيجة مضمونة.

تتأثر الطاقة الفعلية القابلة للاستخدام بما يلي:

• منحنى تفريغ الخلايا

• حدود الشحن والتفريغ

• معدل التفريغ

• تبلد الجهد

• درجة الحرارة المحيطة والخلية

• الاختلاف من خلية إلى أخرى

• الحالة الصحية

• استراتيجية قطع BMS

• خسائر الكابلات والموصلات

• محول DC/DC، وحدة تحكم المحرك أو كفاءة العاكس

إذا كان لا يزال يتعين تحقيق طاقة قابلة للاستخدام بالقرب من نهاية عمر خدمة البطارية، فقد يأخذ التحجيم المبكر أيضًا في الاعتبار هدف سعة نهاية العمر وكفاءة التحويل:

طاقة اللوحة المطلوبة ≈ الطاقة المستهدفة القابلة للاستخدام ÷ (نافذة SOC قابلة للاستخدام × جزء سعة نهاية العمر × كفاءة النظام)

هذه الصيغة مفيدة للتحجيم الأولي. يجب التحقق من صحة الأداء النهائي من خلال بيانات تفريغ الخلية واختبار مستوى العبوة.

11. حساب التيار من الطاقة

غالبًا ما يبدأ مصممو حزم البطاريات بقيمة الطاقة المطلوبة بالكيلوواط بدلاً من القيمة الحالية بالأمبير.

العلاقة هي:

الطاقة = الجهد × التيار

لذلك:

التيار = الطاقة ÷ الجهد

لتحميل 10 كيلو واط عند الجهد الاسمي لحزمة 14S P70A:

10,000 واط ÷ 51.8 فولت = 193 أمبير تقريبًا

إذا حاولت وحدة التحكم الحفاظ على 10 كيلو واط مع انخفاض جهد البطارية إلى 38.5 فولت:

10,000 واط ÷ 38.5 فولت = 260 أمبير تقريبًا

يوضح هذا سبب عدم حساب التيار عند الجهد الاسمي فقط. بالنسبة لأحمال الطاقة الثابتة، يرتفع التيار مع انخفاض جهد البطارية.

يجب تقييم الخلايا وأنظمة إدارة المباني وقضبان التوصيل والموصلات والصمامات والكابلات عند أسوأ مجموعة ذات صلة من الجهد والطاقة ودرجة الحرارة والمدة.

12. تراجع الجهد وتوليد الحرارة

جهد الخلية تحت الحمل أقل من جهد الدائرة المفتوحة المريح. التقدير المبسط لتراجع الجهد هو:

تبلد الجهد ≈ مقاومة التيار × التيار المستمر

تتضمن مقاومة العبوة الحقيقية أكثر من مقاومة الخلايا. ويشمل أيضًا:

• علامات التبويب

• أشرطة التوصيل

• المفاصل

• الصمامات

• المقاولين

• الكابلات

• الموصلات

• اختلافات التوزيع الحالي الموازية

التقدير المبسط للحرارة المقاومة هو:

فقدان الطاقة ≈ التيار² × المقاومة

وبالتالي فإن الحرارة ترتفع تقريبًا مع مربع التيار في نموذج مقاوم مبسط، وليس بشكل أسي. يعتمد توليد الحرارة الفعلي وارتفاع درجة الحرارة أيضًا على SOC ودرجة حرارة الخلية وتغيرات المقاومة وظروف التبريد ودورة العمل.

لا ينبغي استخدام ACIR المقاس عند 1 كيلو هرتز تلقائيًا للتنبؤ بتراجع جهد الحمل. يعد DCIR الذي يتم قياسه في ظل حالة حمل محددة أكثر ملاءمة بشكل عام للحسابات الأولية لترهل الجهد والحرارة.

13. مطابقة الخلايا والمشاركة الحالية الموازية

تفترض الحسابات الرياضية أن كل خلية تعمل بشكل متماثل. تتميز الخلايا الحقيقية باختلافات في السعة والمقاومة الداخلية وجهد الدائرة المفتوحة والتفريغ الذاتي والشيخوخة.

يجب عادةً مطابقة الخلايا المخصصة لحزمة واحدة بما يلي:

• الكيمياء والنموذج

• دفعة الإنتاج حيثما يكون ذلك عمليًا

• سعة

• مقاومة التيار المتردد والتيار المستمر

• جهد الدائرة المفتوحة

• حالة الشحن

• التفريغ الذاتي

• العمر وتاريخ الاستخدام

لا ينبغي أن تكون الخلايا ذات مستويات SOC المختلفة بشكل كبير متصلة بشكل متوازٍ. يمكن أن يؤدي فرق الجهد إلى تيار معادلة عالي مقيد بشكل أساسي بمقاومة الخلية والاتصال.

لا تقوم الخلايا ذات السعات المختلفة بتقسيم التيار تلقائيًا وفقًا للسعة. يتأثر التوزيع الحالي بشدة بالمقاومة الداخلية ومقاومة التوصيل البيني ودرجة الحرارة وتخطيط بسبار. بالنسبة لحزمة الإنتاج الجديدة، يعد استخدام الخلايا المتطابقة من نفس النموذج المعتمد هو الأسلوب المفضل.

لا يمكن لدائرة موازنة BMS أن تعوض بسرعة الاختلافات الكبيرة في السعة أو المقاومة داخل حزمة خلايا الحقيبة ذات السعة العالية. يظل تصنيف الخلايا مهمًا قبل التجميع.

14. التصميم الميكانيكي للخلايا الحقيبةية

لا تحتوي خلايا الحقيبة على علبة معدنية صلبة. يجب أن يدير هيكل الوحدة توسع الخلية، ويوفر دعمًا موحدًا، ويحمي الفيلم الرقائقي، ويحافظ على اتصال حراري موثوق.

لا يوجد بدل تورم عالمي أو ضغط تحميل مسبق يمكن تطبيقه على كل خلية كيسية.

بالنسبة لجهاز P70A، تشير المواصفات المتوفرة إلى ما يلي:

• التحميل المسبق الأولي: 400-500 نيوتن

• معامل التورم المحدد: 6%

• لا يُسمح بالتشغيل طويل الأمد بدون قيود ميكانيكية

• يجب أن يتم توزيع الضغط بالتساوي عبر سطح الخلية

تنطبق هذه القيم على P70A ويجب ألا يتم نسخها تلقائيًا إلى طراز آخر لخلية الحقيبة.

يجب أن يأخذ تصميم الوحدة في الاعتبار ما يلي:

• لوحات النهاية وصلابة الإطار

• طريقة التحميل المسبق

• منصات ضغط أو تورم

• تحمل سماكة الخلية

• توسيع نهاية الحياة

• العزل الكهربائي

• حماية التبويب والختم

• الاتصال بسطح التبريد

• التحمل التصنيع والخدمة

لمزيد من المعلومات، انظر لماذا تتطلب خلايا الحقيبة الضغط في تصميم حزمة البطارية.

15. الإدارة الحرارية

لا يمكن تحديد متطلبات التبريد من معدل C وحده. قد يواجه نظام 1C الموجود في حاوية محكمة الإغلاق ظروفًا حرارية أكثر صعوبة من نظام التيار العالي مع دورات عمل قصيرة وبنية تبريد فعالة.

يجب أن يأخذ التصميم الحراري بعين الاعتبار:

• مقاومة الخلية DC

• تيار مستمر

• الذروة الحالية والمدة

• الشحن الحالي

• هندسة الوحدة

• تباعد الخلايا

• اتجاه نقل الحرارة

• درجة الحرارة المحيطة

• الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الخلية

• الحد الأقصى للفرق في درجة الحرارة من خلية إلى أخرى

• ظروف فشل نظام التبريد

وتشمل الاستراتيجيات المحتملة الحمل الحراري الطبيعي، والهواء القسري، وألواح التبريد الموصلة، والتبريد السائل. وينبغي اختيار الحل الصحيح من نموذج توليد الحرارة وتأكيده عن طريق اختبار درجة الحرارة على مستوى الوحدة.

يجب وضع أجهزة استشعار درجة الحرارة في مواقع تمثيلية، بما في ذلك النقاط الساخنة المحتملة والمناطق التي قد تؤدي فيها مقاومة الاتصال إلى توليد حرارة إضافية.

16. نظام إدارة المباني والحماية الكهربائية

يجب أن يدعم نظام إدارة المباني (BMS) عدد التسلسل الدقيق ونطاق جهد الخلية المعتمد. بالنسبة لحزمة 14S، يجب على نظام إدارة المباني مراقبة 14 مجموعة من الخلايا المتصلة بالسلسلة.

يجب أن يأخذ اختيار BMS بعين الاعتبار:

• كيمياء الخلية

• عدد المسلسلات

• هدف الشحن والجهد العادي

• عتبة حماية الجهد الزائد

• عتبة حماية الجهد المنخفض

• تيار مستمر

• الذروة الحالية والمدة

• كشف ماس كهربائى

• درجة حرارة الشحن والتفريغ

• كمية المستشعر وموضعه

• استراتيجية التوازن

• دقة قياس الجهد والتيار

• التحكم في المقاولين

• تسجيل الأخطاء واستعادتها

عتبة الجهد الزائد BMS هي إعداد حماية في حالات الطوارئ، وليس هدف الشاحن العادي. يجب أن ينظم الشاحن الجهد والتيار بشكل صحيح دون الاعتماد على الانفصال الروتيني لـ BMS.

لا توجد أيضًا قاعدة عالمية مفادها أنه يجب تصنيف كل BMS أو موصل أو مصهر بنسبة 125٪ بالضبط من التيار المتوقع. يعتمد هامش التصميم المناسب على المكون ودرجة الحرارة ودورة العمل وعمر الخدمة والمعايير المعمول بها.

يجب أن يأخذ اختيار الصمامات في الاعتبار:

• تيار الحمل المستمر

• حماية الكابلات والقضبان

• الجهد المقنن بالتيار المستمر

• الحد الأقصى المتاح خطأ الحالي

• تصنيف مقاطعة العاصمة

• منحنى الوقت الحالي

• الأداء

• التنسيق مع BMS والمقاولين

قد تتطلب الأنظمة ذات الجهد العالي أو الطاقة العالية أيضًا موصلات رئيسية ودوائر الشحن المسبق وقطع اتصال الخدمة ومراقبة العزل وعزل الأخطاء المنسق.

17. سير عمل عملي لحساب حزمة البطارية

يمكن للحساب الأولي الموثوق أن يتبع هذا التسلسل:

1. تحديد نطاق الجهد الكامل للمعدات.

2. تحديد الطاقة القابلة للاستخدام المطلوبة والطاقة المستمرة والحمل الأقصى.

3. حدد كيمياء الخلية ونموذج الخلية.

4. استخدم حدود جهد الخلية المعتمدة وشروط اختبار السعة.

5. حساب عدد السلسلة من نطاق الجهد المطلوب.

6. حساب العدد الموازي من كل من الطاقة والمتطلبات الحالية.

7. حساب إجمالي عدد الخلايا، والجهد الاسمي، آه، Wh وكيلوواط ساعة.

8. تقدير الطاقة القابلة للاستخدام ضمن نافذة شركة نفط الجنوب المقصودة.

9. تحقق من المتطلبات الحالية عند أدنى جهد تشغيل.

10. تحقق من ترهل الجهد وتوليد الحرارة والمشاركة الحالية.

11. حدد نظام إدارة المباني والموصلات والموصلات وأجهزة الحماية.

12. تصميم الهيكل الميكانيكي للضبط والعزل والتبريد.

13. بناء واختبار نموذج أولي في ظل ظروف الحمل ودرجة الحرارة المقصودة.

14. أكمل شهادة السلامة والنقل والتطبيق المطلوبة.

يمكن أن ينتج جدول البيانات الحساب الأول، ولكن الاختبار مطلوب للتأكد من نظام البطارية النهائي.

18. المعلومات التي يجب تقديمها عند طلب حل خلية الحقيبة

لتقييم خلية كيسية أو مشروع بطارية مخصصة، قم بتوفير أكبر قدر ممكن من المعلومات التالية:

• طلب

• الهدف الجهد الاسمي

• الحد الأقصى والحد الأدنى لجهد النظام

• الطاقة القابلة للاستخدام أو وقت التشغيل المطلوب

• الطاقة المستمرة أو الحالية

• ذروة الطاقة/التيار والمدة

• وقت الشحن أو الشحن الحالي

• الأبعاد القصوى

• الحد الأقصى للوزن

• درجة حرارة التشغيل

• دورة الحياة المتوقعة

• طريقة التبريد

• متطلبات الاتصالات BMS

• متطلبات الشهادة

• النموذج الأولي وكمية الطلب السنوية

يدعم Misen اختيار الخلايا وتصنيفها وتكوين الوحدة النمطية و تطوير حلول البطاريات المخصصة للتنقل الكهربائي، والمركبات الزراعية ذاتية القيادة، والروبوتات، والمعدات الصناعية، والأنظمة البحرية، وتطبيقات تخزين الطاقة.

خاتمة

الصيغ الأساسية لحزمة البطارية واضحة ومباشرة:

جهد الحزمة الاسمي = عدد التسلسل × الجهد الاسمي للخلية

سعة العبوة = العدد الموازي × سعة الخلية

طاقة العبوة (وات) = جهد العبوة × سعة العبوة

حزمة الطاقة (كيلوواط ساعة) = حزمة الطاقة في وات ساعة ÷ 1000

باستخدام خلية 3.7 فولت 70 أمبير P70A كمثال أولي، يوفر تكوين 14S4P ما يلي:

• 51.8 فولت الجهد الاسمي

• 280 أمبير القدرة الاسمية

• طاقة أولية تبلغ 14.50 كيلووات في الساعة

• حوالي 11.60 كيلووات في الساعة عند نافذة SOC مفترضة قابلة للاستخدام بنسبة 80%

هذه الأرقام ليست سوى بداية عملية التصميم. يعتمد الأداء النهائي على حدود الجهد وظروف التفريغ ودرجة الحرارة ومطابقة الخلايا وتوزيع التيار والضغط الميكانيكي والإدارة الحرارية وإعدادات نظام إدارة المباني وفقدان النظام.

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب خلية حقيبة NMC عالية الطاقة، قم بمراجعة مواصفات خلية الحقيبة P70A 3.7V 70Ah وأرسل متطلبات الجهد والطاقة والتيار والمساحة ودرجة الحرارة الخاصة بك لإجراء تقييم قائم على المشروع.

التعليمات

كيف يمكنك حساب كيلوواط ساعة من حزمة بطارية خلية الحقيبة؟

اضرب جهد الحزمة الاسمي في سعة العبوة بـ Ah للحصول على Wh. اقسم نتيجة Wh على 1000 لتحصل على kWh.

على سبيل المثال:

51.8 فولت × 280 أمبير = 14,504 وات في الساعة = 14.504 كيلو وات في الساعة.

هل يؤدي توصيل الخلايا في السلسلة إلى زيادة سعة Ah؟

رقم، اتصالات السلسلة تزيد من الجهد. تظل سعة Ah مساوية لخلية واحدة أو مجموعة متوازية واحدة.

هل توصيل الخلايا على التوازي يزيد الجهد؟

لا. تعمل الاتصالات المتوازية على زيادة سعة Ah وتساهم في القدرة الحالية. يبقى الجهد مساويا لخلية واحدة أو سلسلة سلسلة.

كم عدد الخلايا الموجودة في حزمة بطارية 14S4P؟

تحتوي حزمة 14S4P على 14 مجموعة متصلة متسلسلة بأربع خلايا في كل مجموعة متوازية:

14 × 4 = 56 خلية.

هل بطارية 14S P70A متوافقة مع كل نظام 48 فولت؟

ليس تلقائيا. باستخدام القيم المرجعية P70A، تتمتع حزمة 14S بجهد اسمي يبلغ حوالي 51.8 فولت، وحساب قطع الشحن الموصى به 60.2 فولت وحساب نهاية التفريغ 38.5 فولت في ظل الظروف المعمول بها. يجب أن تدعم الأجهزة المتصلة نطاق التشغيل الكامل.

ما مقدار التيار المستمر الذي يمكن أن توفره خلية P70A؟

تسرد المواصفات المتاحة الحد الأقصى لمعدل التفريغ المستمر البالغ 3 درجات مئوية عند 25 درجة مئوية في ظل الظروف المذكورة. استنادًا إلى فئة السعة 70 أمبير في الساعة التي تواجه السوق، فإن هذا يتوافق مع حوالي 210 أمبير لكل خلية. يجب أن تتبع حدود التيار النهائية شروط ورقة البيانات المعمول بها والتحقق الحراري على مستوى العبوة.

هل يمكن توصيل خلايا الحقيبة ذات السعة المختلفة بالتوازي؟

لا يُنصح باستخدامه لحزمة إنتاج جديدة. يجب أن تستخدم الخلايا عادةً نفس الكيمياء والنموذج المعتمدين ويجب أن تكون مطابقة للقدرة والمقاومة والجهد وSOC وحالة الشيخوخة.

هل كيلووات ساعة صالحة للاستخدام مثل لوحة كيلووات ساعة؟

لا، يتم حساب لوحة الاسم كيلوواط ساعة من الجهد الاسمي والسعة. تعتمد الطاقة القابلة للاستخدام على SOC المسموح بها ونافذة الجهد والتيار ودرجة الحرارة والشيخوخة وإعدادات نظام إدارة المباني وكفاءة النظام.

ما مقدار المساحة المنتفخة التي يجب السماح بها لخلية الحقيبة؟

لا توجد نسبة مئوية عالمية لكل خلية كيسية. يجب أن يتبع التصميم الميكانيكي التحميل المسبق للخلية المحددة وتحمل السُمك ومتطلبات التورم في نهاية العمر. تشير مواصفات P70A المتاحة إلى معامل تورم بنسبة 6% وتحميل مسبق أولي قدره 400-500 نيوتن.