Paano Magkalkula ng Pouch Cell Battery Pack: Serye, Parallel, Boltahe, Kapasidad at kWh

Ang pagkalkula ng isang pouch cell battery pack ay nagsisimula sa ilang simpleng formula, ngunit ang isang magagamit na disenyo ay nangangailangan ng higit pa sa pagpaparami ng boltahe at kapasidad.

Tinutukoy ng mga koneksyon sa serye ang boltahe ng pack. Tinutukoy ng mga parallel na koneksyon ang kapasidad ng pack at nag-aambag sa kasalukuyang kakayahan. Ang chemistry ng cell, mga limitasyon ng boltahe, rate ng paglabas, panloob na resistensya, temperatura, mekanikal na compression at ang Battery Management System (BMS) pagkatapos ay matukoy kung ang kalkuladong configuration ay maaaring gumana nang ligtas sa nilalayon na aplikasyon.

Ipinapaliwanag ng gabay na ito kung paano kalkulahin ang mga serye at parallel na bilang, nominal na boltahe, Ah, Wh at magagamit na kWh. A Ang P70A 3.7V 70Ah NMC pouch cell ay ginagamit bilang pangunahing halimbawa.

Ang mga kalkulasyon ay angkop para sa paunang laki ng baterya. Dapat na ma-verify ang panghuling module at mga disenyo ng pack laban sa pinakabagong cell datasheet, ang kumpletong profile ng pag-load at mga resulta ng pagsubok sa antas ng pack.

Mga Pangunahing Takeaway

• Ang mga cell na konektado sa serye ay nagdaragdag ng boltahe; hindi nila pinapataas ang kapasidad ng Ah.

• Ang mga cell na konektado sa parallel na pagtaas ng kapasidad ng Ah; hindi sila nagpapataas ng boltahe.

• Ang enerhiya ng pack sa Wh ay katumbas ng nominal na boltahe ng pack na pinarami ng kapasidad ng pack.

• Hatiin ang Wh sa 1,000 para ma-convert ang resulta sa kWh.

• Ang enerhiya ng nameplate at nagagamit na enerhiya ay hindi pareho.

• Ang patuloy na kasalukuyang ay dapat suriin sa pinakamababang operating boltahe, hindi lamang sa nominal na boltahe.

• Ang pinakamataas na boltahe ng pag-charge at paglabas ay dapat magmula sa napiling datasheet ng cell.

• Ang mga pouch cell ay nangangailangan ng mekanikal na pagpigil na partikular sa cell, allowance sa pamamaga at disenyo ng thermal.

• Ang panghuling rating ng BMS, fuse, contactor at conductor ay hindi mapipili mula sa isang solong porsyento na panuntunan.

1. Tukuyin muna ang Mga Kinakailangan sa System ng Baterya

Ang isang battery pack ay dapat kalkulahin pabalik mula sa application. Bago pumili ng cell o magpasya sa serye at parallel na configuration, tukuyin ang mga sumusunod na kinakailangan:

• Target na nominal na boltahe ng system

• Pinakamataas na pinahihintulutang boltahe ng input

• Minimum na operating boltahe

• Kinakailangang nameplate o magagamit na enerhiya

• Kinakailangang oras ng pagpapatakbo

• Patuloy na kapangyarihan at kasalukuyang

• Peak power, peak current at peak duration

• Charging power at charging time

• Magagamit na mga sukat ng pag-install

• Pinakamataas na bigat ng baterya

• Temperatura ng pagpapatakbo at imbakan

• Inaasahang ikot ng buhay

• Paraan ng paglamig

• Naaangkop na sertipikasyon at mga kinakailangan sa transportasyon

Ang isang system na ina-advertise bilang '48V,' halimbawa, ay maaaring tumanggap ng napakakaibang maximum at minimum na boltahe depende sa motor controller, inverter, DC/DC converter o iba pang konektadong kagamitan. Ang na-advertise na boltahe ng system lamang ay hindi sapat upang matukoy ang tamang bilang ng serye.

2. Unawain ang Mga Detalye ng Cell

Dapat gamitin ng pagkalkula ang mga inaprubahang detalye ng napiling cell. Ang pinakamahalagang input ay kinabibilangan ng:

Cell parameter	Bakit ito mahalaga
Nominal na boltahe	Ginagamit para sa paunang pagkalkula ng boltahe ng pack at enerhiya
Inirerekomenda ang boltahe ng cut-off na singil	Ginagamit upang kalkulahin ang output ng charger at maximum na normal na boltahe ng pack
End-of-discharge na boltahe	Ginagamit upang suriin ang mas mababang limitasyon ng boltahe
Na-rate o karaniwang kapasidad	Tinutukoy ang paunang Ah at enerhiya
Patuloy na paglabas ng rating	Tumutulong na matukoy ang kasalukuyang kakayahan
Peak discharge rating at tagal	Ginagamit para sa maikling mga kaganapan sa pagkarga tulad ng acceleration o pagsisimula ng motor
DC panloob na pagtutol	Tumutulong sa pagtatantya ng boltahe sag at resistive heat sa ilalim ng pagkarga
Temperatura ng pag-charge at paglabas	Tinutukoy ang pinahihintulutang operasyon at kasalukuyang derating
Mga sukat at timbang	Kinakailangan para sa layout ng module at mga kalkulasyon ng pack-level na energy-density
Mechanical preload at swelling allowance	Kinakailangan para sa disenyo ng module ng pouch cell
Mga kondisyon ng pagsubok sa cycle-life	Kailangang ihambing nang tama ang mga inaasahan sa buhay ng serbisyo

Ang mga cell na may parehong chemistry ay maaari pa ring magkaroon ng iba't ibang mga limitasyon ng boltahe, kasalukuyang mga rating at mga saklaw ng temperatura. Huwag ilapat ang isang unibersal na setting ng boltahe sa bawat NMC, LFP o LTO pouch cell.

Maramihang supply ang Misen pouch cell battery chemistries at capacities para sa electric mobility, AGVs, robotics, industrial equipment, marine system at mga proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya.

3. Pagpili ng Cell Chemistry

Naaapektuhan ng Chemistry ang pagkalkula ng boltahe, bilang ng mga cell sa serye, density ng enerhiya, target ng cycle-life, kakayahan ng kuryente at diskarte sa thermal.

Chemistry	Karaniwang preliminary nominal na boltahe	Karaniwang priyoridad sa pagpili
NMC pouch cell	Tinatayang 3.6–3.73V, depende sa cell	Mataas na density ng enerhiya at compact, magaan na mga sistema ng baterya
LiFePO4 pouch cell	Karaniwan sa paligid ng 3.2V	Ikot ng buhay, thermal katatagan at pang-industriya o nakatigil na mga aplikasyon
LTO pouch cell	Karaniwang nasa 2.3–2.4V	Mataas na kapangyarihan, mabilis na singilin, mababang temperatura na operasyon at mahabang cycle ng buhay

Ito ay mga paunang halaga ng sanggunian, hindi mga pangkalahatang setting ng disenyo. Palaging gamitin ang nominal na boltahe, limitasyon sa pagsingil at limitasyon sa paglabas na nakasaad sa napiling detalye ng cell.

4. Reference Cell: P70A 3.7V 70Ah NMC Pouch Cell

Para sa pangunahing halimbawa ng pagkalkula, ginagamit namin ang malaking format P70A NMC pouch cell.

Para sa mga simpleng paunang kalkulasyon, ang mga halagang nakaharap sa merkado ay:

• Nominal na boltahe: 3.7V

• Nominal na klase ng kapasidad: 70Ah

• Preliminary nominal energy: 3.7V × 70Ah = 259Wh

• Maximum na tuloy-tuloy na discharge rate: hanggang 3C sa 25°C sa ilalim ng mga tinukoy na kundisyon

• Tinatayang kasalukuyang naaayon sa 3C: 70Ah × 3C = 210A

Ang detalyadong data ng cell ay nagbibigay ng mas tiyak na mga kondisyon ng pagsubok:

• Nominal na boltahe: 3.73V sa 0.33C o 3.70V sa 0.5C

• Karaniwang kapasidad: hindi bababa sa 68.7Ah sa 0.33C o hindi bababa sa 67.8Ah sa 0.5C

• Kinakalkula na enerhiya: humigit-kumulang 256.3Wh batay sa 3.73V × 68.7Ah

• Inirerekomendang boltahe ng cut-off na singil: 4.3V

• End-of-discharge na boltahe: 2.75V sa ilalim ng nakasaad na kondisyon ng normal na temperatura

• AC internal resistance: hindi hihigit sa 1.2mΩ sa ilalim ng tinukoy na kondisyon ng pagsubok

• DC internal resistance: hindi hihigit sa 3.0mΩ sa ilalim ng tinukoy na kondisyon ng pagsubok

Ang mga halagang 3.7V at 70Ah ay ginagawang mas madaling sundin ang mga pangunahing formula. Para sa mga huling kalkulasyon ng engineering, mga detalye ng pagkuha at mga garantiya sa pagganap, gamitin ang naaangkop na halaga ng datasheet at kundisyon ng pagsubok.

5. Paano Tumataas ang Boltahe ng Mga Koneksyon ng Serye

Kapag ang mga cell ay konektado sa serye, ang positibong terminal ng isang cell o parallel na grupo ay konektado sa negatibong terminal ng susunod.

Ang mga koneksyon sa serye ay nagpapataas ng boltahe, habang ang kapasidad ng Ah ay nananatiling hindi nagbabago.

Nominal pack boltahe = Bilang ng mga cell sa serye × Nominal na boltahe ng cell

Gamit ang mga value ng P70A na nakaharap sa merkado sa isang 14S configuration:

14 × 3.7V = 51.8V nominal

Samakatuwid, ang isang 14S1P pack ay mayroong:

• Nominal na boltahe: 51.8V

• Kapasidad: 70Ah

• Kabuuang bilang ng mga cell: 14

Ang kumpletong hanay ng boltahe ay dapat ding suriin.

Gamit ang inirerekomendang P70A charge cut-off voltage:

14 × 4.3V = 60.2V

Gamit ang nakasaad na 2.75V end-of-discharge voltage:

14 × 2.75V = 38.5V

Ang paunang hanay ng boltahe ay samakatuwid ay humigit-kumulang 38.5V hanggang 60.2V sa ilalim ng mga naaangkop na kondisyon.

Ang isang 14S NMC na baterya ay maaaring ibenta bilang isang 48V-class na sistema, ngunit hindi ito awtomatikong ginagawang tugma sa bawat 48V controller o inverter. Dapat suriin ang lahat ng konektadong kagamitan laban sa kumpletong hanay ng boltahe ng baterya.

Para sa mas detalyadong paliwanag, tingnan NMC Pouch Cell Voltage: Mga Limitasyon at Mga Setting ng BMS.

6. Paano Nadaragdagan ang Kapasidad ng Parallel Connections

Kapag ang mga cell ay konektado nang magkatulad, ang lahat ng mga positibong terminal ay magkakaugnay at lahat ng mga negatibong mga terminal ay magkakaugnay.

Ang mga parallel na koneksyon ay nagpapataas ng kapasidad ng Ah, habang ang boltahe ay nananatiling katumbas ng isang cell o isang pangkat ng serye.

Kapasidad ng pack = Bilang ng mga cell na magkatulad × Kapasidad ng cell

Gamit ang apat na P70A na mga cell na magkatulad:

4 × 70Ah = 280Ah

Samakatuwid, ang isang 4P group ay mayroong:

• Nominal na boltahe: 3.7V

• Kapasidad: 280Ah

• Kabuuang bilang ng mga cell: 4

Ang mga parallel na koneksyon ay maaari ding pataasin ang kasalukuyang kakayahan. Para sa paunang sukat:

Kakayahang kasalukuyang parallel-group ≈ Bilang ng mga parallel na cell × Naaprubahan ang kasalukuyang single-cell

Kung ang isang 70Ah-class na P70A na cell ay sumusuporta sa humigit-kumulang 210A sa 3C sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon ng pagsubok, ang isang apat na cell parallel group ay may teoretikal na antas ng cell na kasalukuyang kakayahan na humigit-kumulang 840A.

Gayunpaman, hindi ito awtomatikong ang safe pack na kasalukuyang.

Ang panghuling kasalukuyang limitasyon ay tinutukoy ng pinakamababang naaprubahang limitasyon sa mga:

• Mga cell

• Mga cell tab

• Mga busbar o nababaluktot na konektor

• Welded o bolted joints

• BMS

• Mga contactor

• Mga piyus

• Mga cable at konektor

• Sistema ng paglamig

• Pinahihintulutang pagtaas ng temperatura

Nakadepende rin ang parallel current sharing sa cell resistance, connection resistance, busbar symmetry, temperatura at pagtutugma ng cell. Ang teoretikal na multiplikasyon ay dapat palaging sinusundan ng electrical at thermal validation.

7. Paano Magkalkula ng Series-Parallel Pack

Ang isang 14S4P configuration ay naglalaman ng 14 na serye na nakakonekta sa mga pangkat, na may apat na mga cell na magkakatulad na konektado sa loob ng bawat pangkat.

Ang kabuuang bilang ng cell ay:

Kabuuang mga cell = Bilang ng serye × Parallel na bilang

14 × 4 = 56 na mga cell

Para sa halimbawa ng P70A:

• Bilang ng serye: 14

• Parallel na bilang: 4

• Kabuuang mga cell: 56

• Nominal na boltahe ng pack: 51.8V

• Kapasidad ng pakete: 280Ah

Ang terminong '14S4P' ay dapat na suportado ng isang de-koryenteng diagram na nagpapakita ng mga magkakatulad na pangkat, BMS sensing point, pangunahing kasalukuyang landas at mga aparatong pang-proteksyon. Huwag umasa lamang sa nakasulat na pangalan ng configuration kapag sinusuri ang drawing ng supplier.

Gumagamit ang ilang system ng baterya ng magkakahiwalay na protektadong mga string ng serye na magkakatulad sa antas ng pack. Ang pagsasaayos na ito ay maaaring magbigay ng redundancy, ngunit nangangailangan ito ng maingat na koordinasyon sa pagitan ng mga BMS unit, contactor, piyus at mga sistema ng komunikasyon. Ang tamang topology ay nakasalalay sa mga kinakailangan sa kaligtasan, serbisyo at fault-isolation ng proyekto.

8. Paano Kalkulahin ang Wh at kWh

Ang enerhiya ng baterya ay karaniwang ipinahayag sa watt-hours o kilowatt-hours.

Pack energy (Wh) = Nominal pack boltahe × Pack kapasidad

Ang parehong resulta ay maaaring direktang kalkulahin mula sa bilang ng cell:

Pack energy (Wh) = S × P × Cell nominal voltage × Cell capacity

Para sa halimbawa ng 14S4P P70A:

• Nominal na boltahe ng pack: 51.8V

• Kapasidad ng pakete: 280Ah

51.8V × 280Ah = 14,504Wh

I-convert ang Wh sa kWh:

14,504Wh ÷ 1,000 = 14.504kWh

Ang paunang enerhiya ng nameplate ay samakatuwid ay tinatayang:

14.50kWh

Gamit ang mas konserbatibong mga halaga ng pagsubok sa datasheet na 3.73V at 68.7Ah:

14 × 4 × 3.73V × 68.7Ah = humigit-kumulang 14.35kWh

Ang pagkakaiba ay naglalarawan kung bakit hindi dapat ituring na magkapareho ang isang klase ng kapasidad na nakaharap sa merkado at isang minimum na kapasidad na nasubok sa datasheet. Para sa garantisadong pagganap ng pack, gamitin ang naaangkop na halaga ng detalye.

Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa pagkakaiba sa pagitan ng cell-level at pack-level na enerhiya sa Pouch Cell Energy Density Ipinaliwanag: Wh/kg, Wh/L at Usable Pack Energy.

9. Mabilisang P70A Pack Calculation Table

Ang mga sumusunod na halaga ay gumagamit ng 3.7V at 70Ah para sa paunang sukat.

Configuration	Bilang ng cell	Nominal na boltahe	Capacity	Enerhiya ng nameplate	Tinatayang enerhiya sa isang 80% na magagamit na SOC window
14S1P	14	51.8V	70Ah	3.63kWh	2.90kWh
14S2P	28	51.8V	140Ah	7.25kWh	5.80kWh
14S3P	42	51.8V	210Ah	10.88kWh	8.70kWh
14S4P	56	51.8V	280Ah	14.50kWh	11.60kWh

Ang mga halagang ito ay preliminary. Ang aktwal na maihahatid na enerhiya ay depende sa aprubadong boltahe na window, load current, temperatura, pagtanda ng cell, mga setting ng BMS at pagkawala ng system.

10. Nameplate Energy kumpara sa Nagagamit na Enerhiya

Ang enerhiya ng nameplate ay kinakalkula mula sa nominal na boltahe at kapasidad. Ang nagagamit na enerhiya ay ang halagang maa-access ng application sa loob ng napiling operating window.

Para sa isang maagang pagtatantya:

Nagagamit na enerhiya ≈ Nameplate energy × Nagagamit na SOC window

Kung ang isang 14S4P P70A pack ay may 14.50kWh ng paunang enerhiya ng nameplate at gumagana sa isang 80% SOC window:

14.50kWh × 0.80 = humigit-kumulang 11.60kWh

Ito ay isang pagtatantya, hindi isang garantisadong output.

Ang aktwal na magagamit na enerhiya ay apektado ng:

• Cell discharge curve

• Mga limitasyon sa pagsingil at paglabas

• Rate ng paglabas

• Ang boltahe ay lumubog

• Ambient at temperatura ng cell

• Pagkakaiba-iba ng cell-to-cell

• Estado ng Kalusugan

• BMS cut-off na diskarte

• Pagkawala ng cable at contactor

• DC/DC converter, motor controller o kahusayan ng inverter

Kung kailangan pa ring makamit ang nagagamit na enerhiya malapit sa katapusan ng buhay ng baterya, maaari ding isaalang-alang ng maagang sukat ang target na kapasidad ng end-of-life at kahusayan ng conversion:

Kinakailangan ang enerhiya ng nameplate ≈ I-target ang magagamit na enerhiya ÷ (magagamit na SOC window × end-of-life capacity fraction × system efficiency)

Ang formula na ito ay kapaki-pakinabang para sa paunang sukat. Dapat ma-validate ang panghuling performance mula sa data ng cell discharge at pagsubok sa antas ng pack.

11. Kalkulahin ang Kasalukuyan mula sa Power

Ang mga designer ng battery pack ay kadalasang nagsisimula sa kinakailangang halaga ng kuryente sa kW kaysa sa kasalukuyang halaga sa amp.

Ang relasyon ay:

Power = Boltahe × Kasalukuyan

Samakatuwid:

Kasalukuyan = Power ÷ Boltahe

Para sa 10kW load sa nominal na boltahe ng isang 14S P70A pack:

10,000W ÷ 51.8V = humigit-kumulang 193A

Kung sinusubukan ng controller na magpanatili ng 10kW habang bumababa ang boltahe ng baterya sa 38.5V:

10,000W ÷ 38.5V = humigit-kumulang 260A

Ipinapakita nito kung bakit hindi dapat kalkulahin ang kasalukuyang sa nominal na boltahe. Para sa patuloy na pag-load ng lakas, tumataas ang kasalukuyang habang bumababa ang boltahe ng baterya.

Ang mga cell, BMS, busbar, contactor, fuse at cable ay dapat suriin sa pinakamasamang nauugnay na kumbinasyon ng boltahe, kapangyarihan, temperatura at tagal.

12. Voltage Sag at Heat Generation

Ang boltahe ng cell sa ilalim ng pagkarga ay mas mababa kaysa sa nakakarelaks na open-circuit na boltahe nito. Ang isang pinasimple na pagtatantya ng boltahe-sag ay:

Voltage sag ≈ Kasalukuyang × DC resistance

Kasama sa real pack resistance ang higit pa sa cell resistance. Kasama rin dito ang:

• Mga tab

• Mga busbar

• Mga kasukasuan

• Mga piyus

• Mga contactor

• Mga kable

• Mga konektor

• Parallel kasalukuyang-distribusyon pagkakaiba

Ang isang pinasimpleng pagtatantya ng resistive heat ay:

Pagkawala ng kuryente ≈ Kasalukuyan⊃2; × Paglaban

Ang init samakatuwid ay tumataas nang humigit-kumulang sa parisukat ng kasalukuyang sa isang pinasimple na resistive na modelo, hindi exponentially. Ang aktwal na henerasyon ng init at pagtaas ng temperatura ay nakasalalay din sa SOC, temperatura ng cell, mga pagbabago sa resistensya, mga kondisyon ng paglamig at ikot ng tungkulin.

Ang ACIR na sinusukat sa 1kHz ay ​​hindi dapat awtomatikong gamitin upang mahulaan ang paghina ng boltahe ng pagkarga. Ang DCIR na sinusukat sa ilalim ng isang tinukoy na kondisyon ng pagkarga ay karaniwang mas nauugnay para sa paunang pagkalkula ng boltahe-sag at init.

13. Cell Matching at Parallel Current Sharing

Ipinapalagay ng mga kalkulasyon sa matematika na ang bawat cell ay gumaganap nang magkapareho. Ang mga totoong cell ay may mga pagkakaiba sa kapasidad, panloob na resistensya, open-circuit na boltahe, self-discharge at pagtanda.

Ang mga cell na inilaan para sa isang pack ay karaniwang dapat itugma ng:

• Chemistry at modelo

• Production batch kung saan praktikal

• Kapasidad

• AC at DC pagtutol

• Open-circuit na boltahe

• Estado ng Pagsingil

• Paglabas sa sarili

• Edad at kasaysayan ng paggamit

Ang mga cell sa makabuluhang magkakaibang mga antas ng SOC ay hindi dapat direktang konektado sa parallel. Ang pagkakaiba ng boltahe ay maaaring magdulot ng mataas na kasalukuyang pagkakapantay-pantay na limitado pangunahin sa pamamagitan ng paglaban ng cell at koneksyon.

Ang mga cell na may iba't ibang kapasidad ay hindi awtomatikong hinahati ang kasalukuyang ayon sa kapasidad. Ang kasalukuyang distribusyon ay lubos na naaapektuhan ng panloob na paglaban, paglaban sa pagkakabit, temperatura at layout ng busbar. Para sa isang bagong production pack, ang paggamit ng mga katugmang cell ng parehong naaprubahang modelo ay ang gustong diskarte.

Ang isang BMS balancing circuit ay hindi maaaring makabawi nang mabilis para sa malalaking pagkakaiba sa kapasidad o resistensya sa loob ng isang high-capacity na pouch cell pack. Ang pagmamarka ng cell ay nananatiling mahalaga bago ang pagpupulong.

14. Mechanical Design para sa Pouch Cells

Ang mga pouch cell ay walang matibay na lata ng metal. Ang istraktura ng module ay dapat pamahalaan ang pagpapalawak ng cell, magbigay ng pare-parehong suporta, protektahan ang laminate film at mapanatili ang maaasahang thermal contact.

Walang universal swelling allowance o preload pressure na maaaring ilapat sa bawat pouch cell.

Para sa P70A, ang available na detalye ay nagpapahiwatig ng:

• Paunang preload: 400–500N

• Tinukoy na koepisyent ng pamamaga: 6%

• Ang pangmatagalang operasyon nang walang mekanikal na pagpigil ay hindi pinahihintulutan

• Ang presyon ay dapat na ipamahagi nang pantay-pantay sa ibabaw ng cell

Nalalapat ang mga halagang ito sa P70A at hindi dapat awtomatikong makopya sa isa pang modelo ng pouch cell.

Ang disenyo ng module ay dapat isaalang-alang:

• End plate at paninigas ng frame

• Paraan ng preload

• Mga pad ng compression o pamamaga

• Pagpapahintulot sa kapal ng cell

• End-of-life expansion

• Electrical insulation

• Proteksyon ng tab at selyo

• Pagpapalamig-ibabaw na contact

• Mga pagpapaubaya sa paggawa at serbisyo

Para sa karagdagang impormasyon, tingnan Bakit Nangangailangan ang Mga Pouch Cell ng Compression sa Battery Pack Design.

15. Thermal Management

Ang mga kinakailangan sa pagpapalamig ay hindi maaaring piliin mula sa C-rate lamang. Ang isang 1C system sa isang mahigpit na nakaimpake na enclosure ay maaaring magkaroon ng mas mahirap na mga thermal condition kaysa sa isang mas mataas na kasalukuyang sistema na may maikling duty cycle at isang epektibong istraktura ng paglamig.

Dapat isaalang-alang ang thermal na disenyo:

• Paglaban ng Cell DC

• Patuloy na kasalukuyang

• Peak kasalukuyang at tagal

• I-charge ang kasalukuyang

• Geometry ng module

• Cell spacing

• Direksyon ng paglipat ng init

• Temperatura sa paligid

• Pinakamataas na pinapayagang temperatura ng cell

• Pinakamataas na pagkakaiba sa temperatura ng cell-to-cell

• Mga kondisyon ng pagkabigo ng cooling-system

Kabilang sa mga posibleng diskarte ang natural na convection, forced air, conductive cooling plates at liquid cooling. Ang tamang solusyon ay dapat mapili mula sa isang heat-generation model at kumpirmahin ng module-level temperature testing.

Ang mga sensor ng temperatura ay dapat ilagay sa mga kinatawang lokasyon, kabilang ang malamang na mga hot spot at mga lugar kung saan ang resistensya ng koneksyon ay maaaring lumikha ng karagdagang init.

16. BMS at Proteksyon sa Elektrisidad

Dapat suportahan ng BMS ang eksaktong bilang ng serye at naaprubahang hanay ng boltahe ng cell. Para sa isang 14S pack, dapat na subaybayan ng BMS ang 14 na magkakaugnay na serye ng mga cell group.

Dapat isaalang-alang ng pagpili ng BMS ang:

• Chemistry ng cell

• Bilang ng serye

• Normal na target ng charge-voltage

• Overvoltage proteksyon threshold

• Undervoltage proteksyon threshold

• Patuloy na kasalukuyang

• Peak kasalukuyang at tagal

• Short-circuit detection

• Temperatura ng pag-charge at paglabas

• Dami at pagkakalagay ng sensor

• Diskarte sa pagbabalanse

• Katumpakan ng boltahe at kasalukuyang pagsukat

• Kontrol ng contactor

• Fault logging at pagbawi

Ang BMS overvoltage threshold ay isang setting ng proteksyong pang-emergency, hindi ang normal na target ng charger. Ang charger ay dapat na i-regulate nang tama ang boltahe at kasalukuyang nang hindi umaasa sa nakagawiang pagdiskonekta ng BMS.

Wala ring pangkalahatang tuntunin na ang bawat BMS, contactor o fuse ay dapat na ma-rate sa eksaktong 125% ng inaasahang kasalukuyang. Ang naaangkop na margin ng disenyo ay nakasalalay sa bahagi, temperatura, siklo ng tungkulin, buhay ng serbisyo at naaangkop na pamantayan.

Ang pagpili ng fuse ay dapat isaalang-alang:

• Patuloy na kasalukuyang pagkarga

• Proteksyon ng cable at busbar

• DC rated boltahe

• Pinakamataas na magagamit na kasalukuyang fault

• DC interrupt rating

• Curve ng time-curve

• I⊃2;t performance

• Koordinasyon sa BMS at mga contactor

Ang mga high-voltage o high-power system ay maaari ding mangailangan ng mga pangunahing contactor, pre-charge circuit, service disconnects, insulation monitoring at coordinated fault isolation.

17. Isang Praktikal na Daloy ng Pagkalkula ng Battery Pack

Ang isang maaasahang paunang pagkalkula ay maaaring sundin ang pagkakasunud-sunod na ito:

1. Tukuyin ang kumpletong hanay ng boltahe ng kagamitan.

2. Tukuyin ang kinakailangang magagamit na enerhiya, tuluy-tuloy na kapangyarihan at peak load.

3. Piliin ang cell chemistry at cell model.

4. Gamitin ang mga naaprubahang limitasyon ng boltahe ng cell at mga kundisyon ng pagsubok sa kapasidad.

5. Kalkulahin ang bilang ng serye mula sa kinakailangang hanay ng boltahe.

6. Kalkulahin ang parallel na bilang mula sa parehong enerhiya at kasalukuyang mga kinakailangan.

7. Kalkulahin ang kabuuang bilang ng cell, nominal na boltahe, Ah, Wh at kWh.

8. Tantyahin ang magagamit na enerhiya sa loob ng nilalayong SOC window.

9. Suriin ang kasalukuyang kinakailangan sa pinakamababang operating boltahe.

10. Suriin ang boltahe sag, pagbuo ng init at kasalukuyang pagbabahagi.

11. Piliin ang BMS, conductor, contactor at proteksyon na device.

12. Idisenyo ang mekanikal na pagpigil, pagkakabukod at istraktura ng paglamig.

13. Bumuo at subukan ang isang prototype sa ilalim ng nilalayong kondisyon ng pagkarga at temperatura.

14. Kumpletuhin ang kinakailangang sertipikasyon sa kaligtasan, transportasyon at aplikasyon.

Ang isang spreadsheet ay maaaring gumawa ng unang pagkalkula, ngunit ang pagsubok ay kinakailangan upang kumpirmahin ang panghuling sistema ng baterya.

18. Impormasyong Ibibigay Kapag Humihiling ng Pouch Cell Solution

Upang suriin ang isang pouch cell o naka-customize na proyekto ng baterya, ibigay ang pinakamaraming sumusunod na impormasyon hangga't maaari:

• Aplikasyon

• Target na nominal na boltahe

• Pinakamataas at pinakamababang boltahe ng system

• Kinakailangang magagamit na enerhiya o oras ng pagpapatakbo

• Patuloy na kapangyarihan o kasalukuyang

• Peak power/current at tagal

• Oras ng pag-charge o kasalukuyang pag-charge

• Pinakamataas na sukat

• Pinakamataas na timbang

• Temperatura ng pagpapatakbo

• Inaasahang ikot ng buhay

• Paraan ng paglamig

• Mga kinakailangan sa komunikasyon ng BMS

• Mga kinakailangan sa sertipikasyon

• Prototype at taunang dami ng order

Sinusuportahan ng Misen ang pagpili ng cell, pagmamarka, pagsasaayos ng module at customized na pag-develop ng solusyon sa baterya para sa electric mobility, AGVs, robotics, pang-industriya na kagamitan, marine system at mga application sa pag-iimbak ng enerhiya.

Konklusyon

Ang mga pangunahing formula ng battery pack ay diretso:

Nominal pack boltahe = Bilang ng serye × Cell nominal na boltahe

Kapasidad ng pack = Parallel count × Cell capacity

Pack energy (Wh) = Pack voltage × Pack capacity

Pack energy (kWh) = Pack energy sa Wh ÷ 1,000

Gamit ang isang 3.7V 70Ah P70A cell bilang isang paunang halimbawa, ang isang 14S4P configuration ay nagbibigay ng:

• 51.8V nominal na boltahe

• 280Ah nominal na kapasidad

• 14.50kWh paunang nameplate na enerhiya

• Humigit-kumulang 11.60kWh sa isang ipinapalagay na 80% na magagamit na window ng SOC

Ang mga numerong ito ay simula lamang ng proseso ng disenyo. Ang pangwakas na pagganap ay nakasalalay sa mga limitasyon ng boltahe, kundisyon ng paglabas, temperatura, pagtutugma ng cell, kasalukuyang distribusyon, mekanikal na compression, pamamahala ng thermal, mga setting ng BMS at pagkawala ng system.

Para sa mga proyektong nangangailangan ng high-energy NMC pouch cell, suriin ang P70A 3.7V 70Ah na mga detalye ng pouch cell at ipadala sa Misen ang iyong mga kinakailangan sa boltahe, enerhiya, kasalukuyang, espasyo at temperatura para sa isang pagsusuri na nakabatay sa proyekto.

FAQ

Paano mo kinakalkula ang kWh ng pack ng baterya ng pouch cell?

I-multiply ang nominal pack voltage sa pack capacity sa Ah para makuha ang Wh. Hatiin ang resulta ng Wh sa 1,000 para makakuha ng kWh.

Halimbawa:

51.8V × 280Ah = 14,504Wh = 14.504kWh.

Ang pagkonekta ng mga cell sa serye ay nagpapataas ng kapasidad ng Ah?

Hindi. Ang mga koneksyon sa serye ay nagpapataas ng boltahe. Ang kapasidad ng Ah ay nananatiling katumbas ng isang cell o isang parallel na grupo.

Ang pagkonekta ng mga cell nang magkatulad ay nagpapataas ng boltahe?

Hindi. Ang mga parallel na koneksyon ay nagpapataas ng kapasidad ng Ah at nag-aambag sa kasalukuyang kakayahan. Ang boltahe ay nananatiling katumbas ng isang cell o series string.

Ilang cell ang nasa isang 14S4P na battery pack?

Ang isang 14S4P pack ay naglalaman ng 14 na magkakaugnay na serye na pangkat na may apat na cell sa bawat magkatulad na grupo:

14 × 4 = 56 na mga cell.

Compatible ba ang 14S P70A na baterya sa bawat 48V system?

Hindi awtomatiko. Gamit ang P70A reference value, ang isang 14S pack ay may nominal na boltahe na humigit-kumulang 51.8V, isang inirerekomendang pagkalkula ng cut-off ng singil na 60.2V at isang pagkalkula ng end-of-discharge na 38.5V sa ilalim ng mga naaangkop na kundisyon. Dapat suportahan ng konektadong kagamitan ang kumpletong hanay ng pagpapatakbo.

Magkano ang tuluy-tuloy na kasalukuyang maaaring ibigay ng isang P70A cell?

Ang available na detalye ay naglilista ng maximum na tuluy-tuloy na discharge rate na 3C sa 25°C sa ilalim ng mga nakasaad na kundisyon. Batay sa 70Ah na klase ng kapasidad na nakaharap sa merkado, ito ay tumutugma sa humigit-kumulang 210A bawat cell. Ang mga huling kasalukuyang limitasyon ay dapat sumunod sa mga naaangkop na kundisyon ng datasheet at pack-level na thermal validation.

Maaari bang magkasabay na konektado ang mga cell ng pouch na may iba't ibang kapasidad?

Hindi ito inirerekomenda para sa isang bagong production pack. Ang mga cell ay dapat na karaniwang gumamit ng parehong naaprubahang kimika at modelo at dapat na itugma para sa kapasidad, resistensya, boltahe, SOC at kondisyon ng pagtanda.

Ang nagagamit ba ay kWh ay kapareho ng nameplate kWh?

Hindi. Ang Nameplate kWh ay kinakalkula mula sa nominal na boltahe at kapasidad. Ang magagamit na enerhiya ay nakasalalay sa pinahihintulutang SOC at boltahe na window, kasalukuyang, temperatura, pagtanda, mga setting ng BMS at kahusayan ng system.

Gaano karaming swelling space ang dapat pahintulutan para sa isang pouch cell?

Walang unibersal na porsyento para sa bawat pouch cell. Ang mekanikal na disenyo ay dapat sumunod sa napiling cell's preload, kapal tolerance at end-of-life pamamaga kinakailangan. Ang available na detalye ng P70A ay nagpapahiwatig ng 6% swelling coefficient at isang paunang preload na 400–500N.