Pussikennopariston laskeminen: sarja, rinnakkais, jännite, kapasiteetti ja kWh

Pussikennoakun laskeminen alkaa muutamalla yksinkertaisella kaavalla, mutta käyttökelpoinen suunnittelu vaatii muutakin kuin jännitteen ja kapasiteetin kertomista.

Sarjakytkennät määrittävät paketin jännitteen. Rinnakkaisliitännät määrittävät pakkauksen kapasiteetin ja vaikuttavat nykyiseen kapasiteettiin. Kennokemia, jänniterajat, purkausnopeus, sisäinen vastus, lämpötila, mekaaninen puristus ja akunhallintajärjestelmä (BMS) määrittävät sitten, voiko laskettu konfiguraatio toimia turvallisesti aiotussa sovelluksessa.

Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka lasketaan sarja- ja rinnakkaismäärät, nimellisjännite, Ah, Wh ja käyttökelpoinen kWh. A P70A 3.7V 70Ah NMC pussikennoa . Pääesimerkkinä käytetään

Laskelmat soveltuvat alustavaan akun mitoittamiseen. Lopulliset moduuli- ja pakkausmallit on tarkistettava viimeisimmän solun tietolomakkeen, täydellisen kuormitusprofiilin ja pakkaustason testitulosten perusteella.

Avaimet takeawayt

• Sarjaan kytketyt kennot lisäävät jännitettä; ne eivät lisää Ah-kapasiteettia.

• Rinnakkain kytketyt solut lisäävät Ah-kapasiteettia; ne eivät lisää jännitettä.

• Pakkauksen energia Wh:na on paketin nimellinen jännite kerrottuna paketin kapasiteetilla.

• Jaa Wh 1 000:lla, jotta tulos muunnetaan kWh:iksi.

• Tyyppikilven energia ja käyttöenergia eivät ole sama asia.

• Jatkuva virta tulee tarkistaa alimmalla käyttöjännitteellä, ei vain nimellisjännitteellä.

• Suurimpien lataus- ja purkausjännitteiden on oltava peräisin valitusta kennotietolomakkeesta.

• Pussisolut vaativat solukohtaista mekaanista rajoitusta, turpoamisvaraa ja lämpösuunnittelua.

• Lopullisia BMS-, sulake-, kontaktori- ja johdinarvoja ei voi valita yhdestä prosenttisäännöstä.

1. Määritä ensin akkujärjestelmän vaatimukset

Akkupaketti tulee laskea taaksepäin sovelluksesta. Ennen kuin valitset solun tai päätät sarja- ja rinnakkaiskokoonpanosta, määritä seuraavat vaatimukset:

• Järjestelmän nimellinen tavoitejännite

• Suurin sallittu tulojännite

• Minimi käyttöjännite

• Vaadittu nimikilpi tai käytettävissä oleva energia

• Vaadittu käyttöaika

• Jatkuva teho ja virta

• Huipputeho, huippuvirta ja huipun kesto

• Latausteho ja latausaika

• Saatavilla olevat asennusmitat

• Akun enimmäispaino

• Käyttö- ja säilytyslämpötila

• Odotettu syklin käyttöikä

• Jäähdytysmenetelmä

• Sovellettavat sertifiointi- ja kuljetusvaatimukset

Esimerkiksi '48V' mainostettu järjestelmä voi hyväksyä hyvin erilaisia ​​maksimi- ja minimijännitteitä riippuen moottoriohjaimesta, invertteristä, DC/DC-muuntimesta tai muusta kytketystä laitteesta. Mainostettu järjestelmän jännite ei yksin riitä oikean sarjamäärän määrittämiseen.

2. Ymmärrä solun tekniset tiedot

Laskennassa on käytettävä valitun solun hyväksyttyjä määrityksiä. Tärkeimpiä syötteitä ovat:

Soluparametri	Miksi sillä on merkitystä
Nimellisjännite	Käytetään alustaviin pakettijännitteen ja -energian laskelmiin
Suositeltu latauksen katkaisujännite	Käytetään laturin tehon ja suurimman normaalin pakettijännitteen laskemiseen
Purkamisjännite	Käytetään alarajan arvioimiseen
Nimellis- tai vakiokapasiteetti	Määrittää alustavan Ah:n ja energian
Jatkuva purkausluokitus	Auttaa määrittämään nykyisen kyvyn
Huippupurkausluokitus ja kesto	Käytetään lyhyisiin kuormitustapahtumiin, kuten kiihdytykseen tai moottorin käynnistykseen
DC sisäinen vastus	Auttaa arvioimaan jännitteen laskua ja resistanssilämpöä kuormituksen alaisena
Lataus- ja purkauslämpötila	Määrittää sallitun toiminnan ja virran vähennyksen
Mitat ja paino	Vaaditaan moduulien asettelua ja pakkaustason energiatiheyslaskelmia varten
Mekaaninen esijännitys ja turvotusvara	Vaaditaan pussisolumoduulien suunnittelussa
Käyttöiän testiolosuhteet	Tarvitaan, jotta voidaan verrata käyttöikäodotuksia oikein

Kennoilla, joilla on sama kemia, voi silti olla erilaiset jänniterajat, virtaluokat ja lämpötila-alueet. Älä käytä yhtä yleistä jänniteasetusta jokaiseen NMC-, LFP- tai LTO-pussikennoon.

Misen toimittaa useita pussikennoakkujen kemiat ja kapasiteetit sähköiseen liikkuvuuteen, automaattitrukkeihin, robotiikkaan, teollisuuslaitteisiin, merijärjestelmiin ja energian varastointiprojekteihin.

3. Solukemian valitseminen

Kemia vaikuttaa jännitteen laskemiseen, sarjassa olevien kennojen lukumäärään, energiatiheyteen, syklin eliniän tavoitteeseen, tehokapasiteettiin ja lämpöstrategiaan.

Kemia	Tyypillinen alustava nimellisjännite	Yhteinen valintaprioriteetti
NMC pussisolu	Noin 3,6–3,73 V, kennosta riippuen	Suuri energiatiheys ja kompaktit, kevyet akkujärjestelmät
LiFePO4 pussisolu	Yleensä noin 3,2V	Kiertoikä, lämpöstabiilisuus ja teolliset tai kiinteät sovellukset
LTO pussisolu	Yleensä noin 2,3-2,4 V	Suuri teho, nopea lataus, toiminta alhaisessa lämpötilassa ja pitkä käyttöikä

Nämä ovat alustavia viitearvoja, eivät yleisiä suunnitteluasetuksia. Käytä aina nimellisjännitettä, latausrajaa ja purkausrajaa, jotka on ilmoitettu valitussa kennomäärityksessä.

4. Vertailukenno: P70A 3,7V 70Ah NMC pussikenno

Päälaskentaesimerkissä käytämme suurta muotoa P70A NMC pussisolu.

Yksinkertaisia ​​alustavia laskelmia varten markkina-arvot ovat:

• Nimellisjännite: 3,7V

• Nimelliskapasiteettiluokka: 70Ah

• Alustava nimellisenergia: 3,7V × 70Ah = 259Wh

• Suurin jatkuva purkausnopeus: jopa 3 C 25 °C:ssa määritellyissä olosuhteissa

• Likimääräinen 3C:tä vastaava virta: 70Ah × 3C = 210A

Yksityiskohtaiset solutiedot tarjoavat tarkemmat testiolosuhteet:

• Nimellisjännite: 3,73 V 0,33 C:ssa tai 3,70 V 0,5 C:ssa

• Vakiokapasiteetti: vähintään 68,7Ah 0,33C:ssa tai vähintään 67,8Ah 0,5C:ssa

• Laskettu energia: noin 256,3 Wh perustuen 3,73 V × 68,7 Ah

• Suositeltu latauksen katkaisujännite: 4,3V

• Purkautumisjännite: 2,75 V ilmoitetussa normaalilämpötilatilassa

• AC sisäinen vastus: enintään 1,2 mΩ määritellyissä testiolosuhteissa

• DC sisäinen vastus: enintään 3,0 mΩ määritellyissä testiolosuhteissa

3,7 V ja 70 Ah arvot helpottavat peruskaavojen noudattamista. Käytä lopullisia teknisiä laskelmia, hankintaspesifikaatioita ja suoritustakuita varten soveltuvaa datalehden arvoa ja testiehtoa.

5. Kuinka sarjaliitännät lisäävät jännitettä

Kun solut kytketään sarjaan, yhden solun tai rinnakkaisryhmän positiivinen napa kytketään seuraavan negatiiviseen napaan.

Sarjakytkennät lisäävät jännitettä, mutta Ah-kapasiteetti pysyy ennallaan.

Nimellinen pakettijännite = sarjassa olevien kennojen lukumäärä × kennojen nimellinen jännite

Markkinakohtaisten P70A-arvojen käyttäminen 14S-kokoonpanossa:

14 × 3,7 V = 51,8 V nimellisjännite

14S1P-paketissa on siis:

• Nimellisjännite: 51,8V

• Kapasiteetti: 70Ah

• Solujen kokonaismäärä: 14

Myös koko jännitealue on tarkastettava.

Käyttämällä suositeltua P70A-latauksen katkaisujännitettä:

14 × 4,3 V = 60,2 V

Kun käytetään ilmoitettua 2,75 V:n purkausjännitettä:

14 × 2,75 V = 38,5 V

Alustava jännitealue on siis noin 38,5 V - 60,2 V sovellettavissa olosuhteissa.

14S NMC -akkua voidaan markkinoida 48 V-luokan järjestelmänä, mutta se ei automaattisesti tee siitä yhteensopivaa jokaisen 48 V:n ohjaimen tai invertterin kanssa. Kaikki liitetyt laitteet on tarkastettava koko akun jännitealueella.

Katso tarkempi selitys NMC Pouch Cell Voltage: rajat ja BMS-asetukset.

6. Kuinka rinnakkaisliitännät lisäävät kapasiteettia

Kun kennot on kytketty rinnan, kaikki positiiviset navat on kytketty yhteen ja kaikki negatiiviset liittimet on kytketty yhteen.

Rinnakkaisliitännät lisäävät Ah-kapasiteettia, kun taas jännite pysyy yhtä kennoa tai sarjaryhmää vastaavana.

Pakkauksen kapasiteetti = Rinnakkaisten solujen lukumäärä × Solun kapasiteetti

Käyttämällä neljää P70A-kennoa rinnakkain:

4 × 70 Ah = 280 Ah

4P-ryhmällä on siis:

• Nimellisjännite: 3,7V

• Kapasiteetti: 280Ah

• Solujen kokonaismäärä: 4

Rinnakkaisliitännät voivat myös lisätä virtakapasiteettia. Alustavaa mitoitusta varten:

Rinnakkaisryhmän virtakyky ≈ Rinnakkaisten kennojen lukumäärä × Hyväksytty yksikennovirta

Jos yksi 70Ah-luokan P70A kenno tukee noin 210A 3C:ssa määritellyissä testiolosuhteissa, nelikennoisen rinnakkaisryhmän teoreettinen kennotason virrankapasiteetti on noin 840A.

Tämä ei kuitenkaan ole automaattisesti turvallinen pakkausvirta.

Lopullinen virtaraja määräytyy alimman hyväksytyn rajan mukaan seuraavista:

• Solut

• Solujen välilehdet

• Kiskot tai joustavat liittimet

• Hitsatut tai ruuviliitokset

• BMS

• Kontaktorit

• Sulakkeet

• Kaapelit ja liittimet

• Jäähdytysjärjestelmä

• Sallittu lämpötilan nousu

Rinnakkaisvirran jakaminen riippuu myös kennoresistanssista, liitäntäresistanssista, virtakiskosymmetriasta, lämpötilasta ja kennojen sovituksesta. Teoreettista kertolaskua tulisi aina seurata sähköinen ja terminen validointi.

7. Sarjan rinnakkaispaketin laskeminen

14S4P-konfiguraatio sisältää 14 sarjaan kytkettyä ryhmää, joista neljä solua on kytketty rinnakkain kunkin ryhmän sisällä.

Solujen kokonaismäärä on:

Solujen kokonaismäärä = Sarjojen määrä × Rinnakkaismäärä

14 × 4 = 56 solua

P70A esimerkki:

• Sarjojen lukumäärä: 14

• Rinnakkaisluku: 4

• Soluja yhteensä: 56

• Paketin nimellisjännite: 51,8 V

• Pakkauksen kapasiteetti: 280Ah

Termiä '14S4P' tulee tukea sähkökaaviolla, joka näyttää rinnakkaisryhmät, BMS-anturipisteet, päävirtapolun ja suojalaitteet. Älä luota vain kirjoitettuun kokoonpanon nimeen tarkastellessasi toimittajapiirustusta.

Joissakin akkujärjestelmissä käytetään erikseen suojattuja sarjajonoja, jotka on kytketty rinnan akkutason tasolla. Tämä järjestely voi tarjota redundanssia, mutta se vaatii huolellista koordinointia BMS-yksiköiden, kontaktorien, sulakkeiden ja tietoliikennejärjestelmien välillä. Oikea topologia riippuu projektin turvallisuus-, huolto- ja vianeristysvaatimuksista.

8. Kuinka laskea Wh ja kWh

Akun energia ilmaistaan ​​tavallisesti wattitunteina tai kilowattitunteina.

Pakkauksen energia (Wh) = Pakkauksen nimellisjännite × Pakkauksen kapasiteetti

Sama tulos voidaan laskea suoraan solujen määrästä:

Pakkauksen energia (Wh) = S × P × Kennon nimellisjännite × Kennon kapasiteetti

Esimerkki 14S4P P70A:

• Paketin nimellisjännite: 51,8 V

• Pakkauksen kapasiteetti: 280Ah

51,8 V × 280 Ah = 14 504 Wh

Muunna Wh kWh:ksi:

14 504 Wh ÷ 1 000 = 14 504 kWh

Alustava nimikilven energia on siis noin:

14,50 kWh

Käyttämällä konservatiivisempia datalehden testiarvoja 3,73 V ja 68,7 Ah:

14 × 4 × 3,73 V × 68,7 Ah = noin 14,35 kWh

Ero havainnollistaa, miksi markkinoille suunnattua kapasiteettiluokkaa ja teknisissä tiedoissa testattua vähimmäiskapasiteettia ei pidä pitää identtisinä. Pakkauksen suorituskyvyn takaamiseksi käytä soveltuvaa määrittelyarvoa.

Voit oppia lisää solutason ja pakkaustason energian eroista Pussin solun energiatiheys selitettynä: Wh/kg, Wh/l ja käyttöpakkauksen energia.

9. Pika-P70A-paketin laskentataulukko

Seuraavat arvot käyttävät 3,7V ja 70Ah alustavaa mitoitusta varten.

Kokoonpano	Solumäärä	Nimellisjännite	Kapasiteetti	Nimikilven energia	Likimääräinen energia 80 %:n käyttökelpoisessa SOC-ikkunassa
14S1P	14	51,8V	70 Ah	3,63 kWh	2,90 kWh
14S2P	28	51,8V	140 Ah	7,25 kWh	5,80 kWh
14S3P	42	51,8V	210 Ah	10,88 kWh	8,70 kWh
14S4P	56	51,8V	280 Ah	14,50 kWh	11,60 kWh

Nämä arvot ovat alustavia. Todellinen toimitettava energia riippuu hyväksytystä jänniteikkunasta, kuormitusvirrasta, lämpötilasta, kennojen ikääntymisestä, BMS-asetuksista ja järjestelmähäviöistä.

10. Tyyppikilven energia vs. käyttöenergia

Tyyppikilven energia lasketaan nimellisjännitteestä ja kapasiteetista. Käytettävä energia on määrä, jonka sovellus voi käyttää valitussa käyttöikkunassa.

Varhainen arvio:

Käytettävä energia ≈ Tyyppikilven energia × Käytettävä SOC-ikkuna

Jos 14S4P P70A -pakkauksessa on 14,50 kWh alustavaa nimikilven energiaa ja se toimii 80 % SOC-ikkunan kautta:

14,50 kWh × 0,80 = noin 11,60 kWh

Tämä on arvio, ei taattu tulos.

Todelliseen käytettävään energiaan vaikuttavat:

• Solun purkauskäyrä

• Lataus- ja purkausrajat

• Purkausnopeus

• Jännitteen lasku

• Ympäristön ja solun lämpötila

• Solujen välinen vaihtelu

• terveydentila

• BMS-katkaisustrategia

• Kaapeli- ja kontaktorihäviöt

• DC/DC-muunnin, moottorinohjain tai invertterin hyötysuhde

Jos käyttökelpoista energiaa on vielä saavutettava lähellä akun käyttöiän loppua, varhaisessa mitoituksessa voidaan ottaa huomioon myös käyttöiän lopussa oleva kapasiteettitavoite ja muunnostehokkuus:

Vaadittu tyyppikilven energia ≈ Käytettävä tavoiteenergia ÷ (käytettävissä oleva SOC-ikkuna × käyttöiän lopussa oleva kapasiteetti × järjestelmän tehokkuus)

Tämä kaava on hyödyllinen alustavassa mitoituksessa. Lopullinen suorituskyky on validoitava solun purkutietojen ja pakkaustason testauksen perusteella.

11. Laske virta tehosta

Akkupakkausten suunnittelijat aloittavat usein vaaditusta tehoarvosta kW:na ampeerimääräisen virran sijaan.

Suhde on:

Teho = jännite × virta

Siksi:

Virta = Teho ÷ Jännite

10 kW:n kuormalla 14S P70A -paketin nimellisjännitteellä:

10 000 W ÷ 51,8 V = noin 193 A

Jos säädin yrittää säilyttää 10 kW akun jännitteen putoaessa 38,5 V:iin:

10 000 W ÷ 38,5 V = noin 260 A

Tämä osoittaa, miksi virtaa ei pidä laskea vain nimellisjännitteellä. Vakiotehokuormissa virta kasvaa akun jännitteen laskiessa.

Kennot, BMS, virtakiskot, kontaktorit, sulakkeet ja kaapelit on arvioitava pahimmalla mahdollisella jännitteen, tehon, lämpötilan ja keston yhdistelmällä.

12. Jännitteen lasku ja lämmöntuotanto

Kuormitettu kennon jännite on pienempi kuin sen relaksoitu avoimen piirin jännite. Yksinkertaistettu jännitteen laskuarvio on:

Jännitteen lasku ≈ Virta × DC-vastus

Todellinen pakkausvastus sisältää muutakin kuin solun vastustuskyvyn. Se sisältää myös:

• Välilehdet

• Kiskot

• Nivelet

• Sulakkeet

• Kontaktorit

• Kaapelit

• Liittimet

• Rinnakkaisvirran jakautumisen erot

Yksinkertaistettu arvio resistiivisestä lämmöstä on:

Tehohäviö ≈ Virta² × Resistanssi

Lämpö kohoaa siis suunnilleen virran neliön kanssa yksinkertaistetussa resistiivisessä mallissa, ei eksponentiaalisesti. Todellinen lämmöntuotto ja lämpötilan nousu riippuvat myös SOC:sta, kennon lämpötilasta, vastuksen muutoksista, jäähdytysolosuhteista ja käyttösuhteesta.

ACIR-arvoa, joka on mitattu 1 kHz:llä, ei pitäisi automaattisesti käyttää kuormitusjännitteen laskun ennustamiseen. Määritellyssä kuormitustilassa mitattu DCIR on yleensä merkityksellisempi alustavia jännitteen lasku- ja lämpölaskelmia varten.

13. Solunsovitus ja rinnakkaisvirran jakaminen

Matemaattisissa laskelmissa oletetaan, että jokainen solu toimii samalla tavalla. Todellisissa kennoissa on eroja kapasiteetissa, sisäisessä resistanssissa, avoimen piirin jännitteessä, itsepurkautumisessa ja ikääntymisessä.

Yhdelle pakkaukselle tarkoitettujen solujen tulee tavallisesti vastata:

• Kemia ja malli

• Tuotantoerä missä käytännöllinen

• Kapasiteetti

• AC- ja DC-vastus

• Avoimen piirin jännite

• Maksutila

• Itsepurkaus

• Ikä ja käyttöhistoria

Soluja, joilla on merkittävästi eri SOC-tasot, ei pitäisi kytkeä suoraan rinnan. Jännite-ero voi aiheuttaa suuren tasausvirran, jota rajoittavat pääasiassa kenno- ja liitäntäresistanssi.

Eritehoiset kennot eivät automaattisesti jaa virtaa kapasiteetin mukaan. Virranjakoon vaikuttavat voimakkaasti sisäinen vastus, kytkentäresistanssi, lämpötila ja virtakiskojen järjestely. Uudessa tuotantopaketissa on suositeltavaa käyttää saman hyväksytyn mallin vastaavia soluja.

BMS-tasapainotuspiiri ei pysty kompensoimaan nopeasti suuria kapasiteetin tai resistanssin eroja suurikapasiteettisen pussikennopaketin sisällä. Solujen luokittelu on edelleen tärkeää ennen kokoamista.

14. Pussikennojen mekaaninen suunnittelu

Pussikennoissa ei ole jäykkää metallipurkkia. Moduulirakenteen tulee hallita solun laajenemista, tarjota tasainen tuki, suojata laminaattikalvoa ja ylläpitää luotettava lämpökontakti.

Ei ole olemassa yleistä turvotusta tai esijännityspainetta, jota voidaan soveltaa jokaiseen pussikennoon.

P70A:lle saatavilla olevat tekniset tiedot osoittavat:

• Ensimmäinen esijännitys: 400–500 N

• Määritetty turvotuskerroin: 6 %

• Pitkäaikainen käyttö ilman mekaanista rajoitusta ei ole sallittua

• Paine tulee jakaa tasaisesti solun pinnalle

Nämä arvot koskevat P70A:ta, eikä niitä pitäisi automaattisesti kopioida toiseen pussikennomalliin.

Moduulin suunnittelussa tulee ottaa huomioon:

• Päätylevyt ja rungon jäykkyys

• Esilatausmenetelmä

• Puristus- tai turvotustyynyt

• Solun paksuuden toleranssi

• Laajennus käyttöiän lopussa

• Sähköeristys

• Kielekkeen ja tiivisteen suojaus

• Jäähdytyspinnan kosketus

• Valmistus- ja huoltotoleranssit

Katso lisätietoja Miksi pussikennot vaativat puristusta akun suunnittelussa.

15. Lämmönhallinta

Jäähdytysvaatimuksia ei voi valita pelkästä C-nopeudesta. Tiukasti pakatussa kotelossa olevalla 1C-järjestelmällä voi olla vaikeammat lämpöolosuhteet kuin korkeavirtajärjestelmällä, jolla on lyhyet käyttöjaksot ja tehokas jäähdytysrakenne.

Lämpösuunnittelussa tulee ottaa huomioon:

• Solun tasavirtavastus

• Jatkuva virta

• Huippuvirta ja kesto

• Latausvirta

• Moduulin geometria

• Soluvälit

• Lämmönsiirron suunta

• Ympäristön lämpötila

• Kennon suurin sallittu lämpötila

• Suurin solujen välinen lämpötilaero

• Jäähdytysjärjestelmän vikatilanteet

Mahdollisia strategioita ovat luonnollinen konvektio, pakotettu ilma, johtavat jäähdytyslevyt ja nestejäähdytys. Oikea ratkaisu tulee valita lämmöntuotantomallista ja vahvistaa moduulitason lämpötilatestauksella.

Lämpötila-anturit tulee sijoittaa edustaviin paikkoihin, mukaan lukien todennäköiset kuumat pisteet ja alueet, joissa liitäntävastus voi tuottaa lisälämpöä.

16. BMS ja sähkösuojaus

BMS:n on tuettava tarkkaa sarjamäärää ja hyväksyttyä kennojännitealuetta. 14S-paketissa BMS:n on valvottava 14 sarjaan kytkettyä soluryhmää.

BMS:n valinnassa tulee huomioida:

• Solukemia

• Sarjojen määrä

• Normaali latausjännite tavoite

• Ylijännitesuojakynnys

• Alijännitesuojakynnys

• Jatkuva virta

• Huippuvirta ja kesto

• Oikosulun tunnistus

• Lataus- ja purkauslämpötila

• Anturin määrä ja sijoitus

• Tasapainotusstrategia

• Jännitteen ja virran mittaustarkkuus

• Kontaktorin ohjaus

• Vian kirjaaminen ja palautus

BMS:n ylijännitekynnys on hätäsuojausasetus, ei normaali laturin tavoite. Laturin tulee säätää jännitettä ja virtaa oikein ilman, että se riippuu rutiininomaisesta BMS-katkaisusta.

Ei ole myöskään yleispätevää sääntöä, jonka mukaan jokaisen BMS:n, kontaktorin tai sulakkeen tulisi olla tasan 125 % odotetusta virrasta. Sopiva suunnittelumarginaali riippuu komponentista, lämpötilasta, käyttösuhteesta, käyttöiästä ja sovellettavasta standardista.

Sulakkeen valinnassa tulee huomioida:

• Jatkuva kuormitusvirta

• Kaapelin ja virtakiskosuojaus

• DC-nimellisjännite

• Suurin käytettävissä oleva vikavirta

• DC-keskeytysluokitus

• Aika-virtakäyrä

• En suorituskykyä

• Koordinointi BMS:n ja kontaktorien kanssa

Suurjännite- tai suurtehojärjestelmät voivat myös vaatia pääkontaktoreita, esilatauspiirejä, huoltokatkoja, eristysvalvontaa ja koordinoitua vikaeristystä.

17. Käytännön akun laskennan työnkulku

Luotettava alustava laskelma voi seurata tätä järjestystä:

1. Määritä laitteen koko jännitealue.

2. Määritä tarvittava käyttöenergia, jatkuva teho ja huippukuorma.

3. Valitse solukemia ja solumalli.

4. Käytä hyväksyttyjä kennojänniterajoja ja kapasiteetin testausolosuhteita.

5. Laske sarjaluku vaaditulta jännitealueelta.

6. Laske rinnakkaisluku sekä energia- että virrantarpeesta.

7. Laske solujen kokonaismäärä, nimellisjännite, Ah, Wh ja kWh.

8. Arvioi käytettävä energia suunnitellussa SOC-ikkunassa.

9. Tarkista virrantarve alimmalla käyttöjännitteellä.

10. Tarkista jännitteen lasku, lämmöntuotanto ja virranjako.

11. Valitse BMS, johtimet, kontaktorit ja suojalaitteet.

12. Suunnittele mekaaninen rajoitin, eristys ja jäähdytysrakenne.

13. Rakenna ja testaa prototyyppi aiotuissa kuormitus- ja lämpötilaolosuhteissa.

14. Suorita vaadittu turvallisuus-, kuljetus- ja sovellustodistus.

Laskentataulukko voi tuottaa ensimmäisen laskelman, mutta testaus vaaditaan lopullisen akkujärjestelmän vahvistamiseksi.

18. Tiedot, jotka on annettava pyydettäessä pussisoluratkaisua

Arvioi pussikenno tai mukautettu akkuprojekti antamalla mahdollisimman paljon seuraavista tiedoista:

• Sovellus

• Tavoitenimellisjännite

• Suurin ja pienin järjestelmäjännite

• Tarvittava käyttöenergia tai käyttöaika

• Jatkuva teho tai virta

• Huipputeho/virta ja kesto

• Latausaika tai latausvirta

• Maksimimitat

• Suurin paino

• Käyttölämpötila

• Odotettu syklin käyttöikä

• Jäähdytysmenetelmä

• BMS-viestintävaatimukset

• Sertifiointivaatimukset

• Prototyyppi ja vuositilausmäärä

Misen tukee solujen valintaa, luokittelua, moduulien konfigurointia ja räätälöityjen akkuratkaisujen kehittäminen sähköliikenteeseen, automaattitrukkeihin, robotiikkaan, teollisuuslaitteisiin, laivajärjestelmiin ja energian varastointisovelluksiin.

Johtopäätös

Akun peruskaavat ovat yksinkertaiset:

Paketin nimellisjännite = Sarjamäärä × Kennojen nimellisjännite

Pakkauksen kapasiteetti = Rinnakkaisluku × Solun kapasiteetti

Pakkauksen energia (Wh) = Pakkauksen jännite × Pakkauksen kapasiteetti

Pakkauksen energia (kWh) = Pakkauksen energia Wh ÷ 1 000

Käyttämällä 3,7 V 70 Ah P70A -kennoa alustavana esimerkkinä 14S4P-kokoonpano tarjoaa:

• 51,8V nimellisjännite

• Nimelliskapasiteetti 280 Ah

• 14,50 kWh alustava nimikilven energia

• Noin 11,60 kWh, kun oletettu 80 %:n käyttökelpoinen SOC-ikkuna

Nämä luvut ovat vasta suunnitteluprosessin alkua. Lopullinen suorituskyky riippuu jänniterajoista, purkausolosuhteista, lämpötilasta, kennojen sovituksesta, virran jakautumisesta, mekaanisesta puristamisesta, lämmönhallinnasta, BMS-asetuksista ja järjestelmähäviöistä.

Tutustu projekteihin, jotka vaativat korkean energian NMC-pussikennoa P70A 3,7V 70Ah pussikennojen tekniset tiedot ja lähetä Misen jännite-, energia-, virta-, tila- ja lämpötilatarpeesi projektipohjaista arviointia varten.

FAQ

Miten lasket pussikennoakun kWh:n?

Kerro paketin nimellisjännite paketin kapasiteetilla Ah saadaksesi Wh. Jaa Wh-tulos 1 000:lla saadaksesi kWh.

Esimerkiksi:

51,8 V × 280 Ah = 14 504 Wh = 14 504 kWh.

Lisääkö kennojen kytkeminen sarjaan Ah-kapasiteettia?

Ei. Sarjakytkennät lisäävät jännitettä. Ah-kapasiteetti säilyy yhtä solua tai yhtä rinnakkaista ryhmää vastaavana.

Lisääkö kennojen kytkeminen rinnan jännitettä?

Ei. Rinnakkaisliitännät lisäävät Ah-kapasiteettia ja lisäävät virtakapasiteettia. Jännite pysyy yhtä kuin yksi kenno tai sarjamerkkijono.

Kuinka monta kennoa on 14S4P-akussa?

14S4P-paketti sisältää 14 sarjaan kytkettyä ryhmää, joissa kussakin rinnakkaisryhmässä on neljä solua:

14 × 4 = 56 solua.

Onko 14S P70A akku yhteensopiva jokaisen 48 V järjestelmän kanssa?

Ei automaattisesti. P70A-referenssiarvoja käyttäen 14S-paketin nimellisjännite on noin 51,8 V, suositeltu latauksen katkaisulaskenta on 60,2 V ja purkautuman päättymislaskelma 38,5 V soveltuvissa olosuhteissa. Kytketyn laitteen on tuettava koko toiminta-alue.

Kuinka paljon jatkuvaa virtaa P70A-kenno voi tuottaa?

Saatavilla olevissa teknisissä tiedoissa luetellaan jatkuvan purkauksen enimmäisnopeus 3 C 25 °C:ssa ilmoitetuissa olosuhteissa. Markkinakohtaisen 70 Ah:n kapasiteettiluokan perusteella tämä vastaa noin 210 A solua kohden. Lopullisten virtarajojen on noudatettava soveltuvia teknisiä ehtoja ja pakkaustason lämpövalidointia.

Voidaanko erikapasiteettisia pussikennoja kytkeä rinnakkain?

Sitä ei suositella uudelle tuotantopakkaukselle. Kennojen tulisi tavallisesti käyttää samaa hyväksyttyä kemiaa ja mallia, ja niiden kapasiteetin, resistanssin, jännitteen, SOC:n ja ikääntymisolosuhteiden tulee olla yhteensopivia.

Onko käyttökelpoinen kWh sama kuin tyyppikilven kWh?

Nimikilpi kWh on laskettu nimellisjännitteestä ja kapasiteetista. Käytettävä energia riippuu sallitusta SOC- ja jänniteikkunasta, virrasta, lämpötilasta, ikääntymisestä, BMS-asetuksista ja järjestelmän tehokkuudesta.

Kuinka paljon turvotustilaa pussisolulle tulisi jättää?

Ei ole olemassa yleistä prosenttiosuutta jokaiselle pussisolulle. Mekaanisen suunnittelun on noudatettava valitun kennon esijännitystä, paksuustoleranssia ja käyttöiän lopun turpoamisvaatimuksia. Saatavilla olevat P70A-spesifikaatiot osoittavat 6 %:n turpoamiskertoimen ja 400–500 N:n alkujännityksen.