Hogyan számítsuk ki a tasak cellás akkumulátorcsomagot: sorozat, párhuzamos, feszültség, kapacitás és kWh

A tasakcellás akkumulátorcsomag kiszámítása néhány egyszerű képlettel kezdődik, de a használható kialakításhoz többre van szükség, mint a feszültség és a kapacitás megszorzására.

A soros csatlakozások határozzák meg a csomag feszültségét. A párhuzamos kapcsolatok meghatározzák a csomagkapacitást, és hozzájárulnak az aktuális kapacitáshoz. A cellák kémiája, a feszültséghatárok, a kisülési sebesség, a belső ellenállás, a hőmérséklet, a mechanikai kompresszió és az akkumulátorkezelő rendszer (BMS) ezután meghatározza, hogy a számított konfiguráció biztonságosan működhet-e a tervezett alkalmazásban.

Ez az útmutató elmagyarázza, hogyan kell kiszámítani a soros és párhuzamos számlálókat, a névleges feszültséget, az Ah-t, a Wh-t és a felhasználható kWh-t. A P70A 3,7V 70Ah NMC tasak cella a fő példa.

A számítások alkalmasak az akkumulátor előzetes méretezésére. A végső modul- és csomagterveket ellenőrizni kell a legújabb cella adatlap, a teljes terhelési profil és a csomagszintű teszteredmények alapján.

Kulcs elvitelek

• A sorba kapcsolt cellák növelik a feszültséget; nem növelik az Ah kapacitást.

• A párhuzamosan kapcsolt cellák növelik az Ah kapacitást; nem növelik a feszültséget.

• A csomag energia Wh-ban egyenlő a névleges csomagfeszültség szorozva a csomag kapacitásával.

• Ossza el a Wh-t 1000-rel, hogy az eredményt kWh-ra konvertálja.

• Az adattábla energia és a felhasználható energia nem ugyanaz.

• A folyamatos áramot a legalacsonyabb üzemi feszültségen kell ellenőrizni, nem csak névleges feszültségnél.

• A maximális töltési és kisütési feszültségnek a kiválasztott cella adatlapjáról kell származnia.

• A tasakos cellák sejtspecifikus mechanikai korlátozást, duzzadást és hőkezelést igényelnek.

• A végső BMS, biztosíték, kontaktor és vezeték névleges értéke nem választható ki egyetlen százalékos szabályból.

1. Először határozza meg az akkumulátorrendszer követelményeit

Az akkumulátorcsomagot az alkalmazástól visszafelé kell számítani. Mielőtt kiválasztana egy cellát, vagy döntene a soros és párhuzamos konfigurációról, határozza meg a következő követelményeket:

• Cél névleges rendszerfeszültség

• Maximális megengedett bemeneti feszültség

• Minimális üzemi feszültség

• Szükséges adattábla vagy felhasználható energia

• Szükséges működési idő

• Folyamatos teljesítmény és áram

• Csúcsteljesítmény, csúcsáram és csúcsidőtartam

• Töltési teljesítmény és töltési idő

• Elérhető beépítési méretek

• Az akkumulátor maximális súlya

• Üzemi és tárolási hőmérséklet

• A ciklus várható élettartama

• Hűtési módszer

• Alkalmazandó tanúsítási és szállítási követelmények

A '48V'-ként hirdetett rendszer például nagyon eltérő maximális és minimális feszültséget fogadhat el a motorvezérlőtől, invertertől, DC/DC átalakítótól vagy más csatlakoztatott berendezéstől függően. A hirdetett rendszerfeszültség önmagában nem elegendő a helyes sorozatszám meghatározásához.

2. Ismerje meg a cella specifikációit

A számítás során a kiválasztott cella jóváhagyott specifikációit kell használni. A legfontosabb bemenetek a következők:

Cell paraméter	Miért fontos
Névleges feszültség	Előzetes csomagfeszültség- és energiaszámításokhoz használják
Javasolt töltési megszakítási feszültség	A töltőteljesítmény és a maximális normál csomagfeszültség kiszámítására szolgál
Kisütés végi feszültség	Az alsó feszültséghatár értékelésére szolgál
Névleges vagy szabványos kapacitás	Meghatározza az előzetes Ah-t és az energiát
Folyamatos kisülési minősítés	Segít meghatározni az aktuális képességet
Csúcskisülési minősítés és időtartam	Rövid terhelési eseményekhez, például gyorsításhoz vagy motorindításhoz használható
DC belső ellenállás	Segít megbecsülni a feszültségcsökkenést és az ellenállásos hőt terhelés alatt
Töltési és kisütési hőmérséklet	Meghatározza a megengedett működést és az áramlevonást
Méretek és súly	Modulelrendezéshez és csomagszintű energiasűrűség-számításokhoz szükséges
Mechanikai előfeszítési és duzzadási ráhagyás	Szükséges a tasak cellás modul kialakításához
Ciklus-élettartam vizsgálati feltételek	Az élettartamra vonatkozó elvárások helyes összehasonlításához szükséges

Az azonos kémiai összetételű celláknak továbbra is eltérő feszültséghatárai, áramértékei és hőmérsékleti tartományai lehetnek. Ne alkalmazzon egy univerzális feszültségbeállítást minden NMC, LFP vagy LTO tasakcellára.

A Misen többféle terméket szállít tasakcellás akkumulátorok kémiája és kapacitásai az elektromos mobilitáshoz, AGV-ekhez, robotikához, ipari berendezésekhez, tengeri rendszerekhez és energiatárolási projektekhez.

3. A sejtkémia kiválasztása

A kémia befolyásolja a feszültségszámítást, a sorba kapcsolt cellák számát, az energiasűrűséget, a ciklus-élettartam célját, a teljesítményképességet és a termikus stratégiát.

Kémia	Tipikus előzetes névleges feszültség	Közös kiválasztási prioritás
NMC tasak cella	Körülbelül 3,6–3,73 V, cellától függően	Nagy energiasűrűség és kompakt, könnyű akkumulátorrendszerek
LiFePO4 tasak cella	Általában 3,2 V körül	Ciklusélettartam, termikus stabilitás és ipari vagy helyhez kötött alkalmazások
LTO tasak cella	Általában 2,3-2,4 V körül	Nagy teljesítmény, gyors töltés, alacsony hőmérsékletű működés és hosszú élettartam

Ezek előzetes referenciaértékek, nem univerzális tervezési beállítások. Mindig a kiválasztott cella specifikációjában megadott névleges feszültséget, töltési határértéket és kisütési határértéket használja.

4. Referenciacella: P70A 3,7V 70Ah NMC tasakcella

A fő számítási példához a nagy formátumot használjuk P70A NMC tasak cella.

Az egyszerű előzetes számításokhoz a piaci értékek a következők:

• Névleges feszültség: 3,7V

• Névleges kapacitásosztály: 70Ah

• Előzetes névleges energia: 3,7V × 70Ah = 259Wh

• Maximális folyamatos kisülési sebesség: 3 C-ig 25°C-on a megadott feltételek mellett

• A 3C-nek megfelelő hozzávetőleges áramerősség: 70Ah × 3C = 210A

A részletes cellaadatok specifikusabb vizsgálati feltételeket biztosítanak:

• Névleges feszültség: 3,73 V 0,33 C-on vagy 3,70 V 0,5 C-on

• Normál kapacitás: legalább 68,7 Ah 0,33 C-on vagy legalább 67,8 Ah 0,5 C-on

• Számított energia: körülbelül 256,3 Wh 3,73 V × 68,7 Ah alapján

• Javasolt töltési megszakítási feszültség: 4,3V

• Kisütés végi feszültség: 2,75 V a megadott normál hőmérsékleti feltételek mellett

• AC belső ellenállás: nem több, mint 1,2 mΩ a megadott vizsgálati körülmények között

• DC belső ellenállás: nem több, mint 3,0 mΩ a megadott vizsgálati körülmények között

A 3,7 V és 70 Ah értékek megkönnyítik az alapképletek követését. A végső tervezési számításokhoz, a beszerzési előírásokhoz és a teljesítménygaranciákhoz használja a vonatkozó adatlapértéket és vizsgálati feltételeket.

5. Hogyan növelik a soros csatlakozások a feszültséget

Ha a cellákat sorba kötjük, az egyik cella vagy párhuzamos csoport pozitív kapcsa a következő negatív kapcsához kapcsolódik.

A soros csatlakozások növelik a feszültséget, miközben az Ah kapacitás változatlan marad.

Névleges csomagfeszültség = Soros cellák száma × Névleges cellafeszültség

A piacra szánt P70A értékek használata 14S konfigurációban:

14 × 3,7 V = 51,8 V névleges

A 14S1P csomag tehát a következőket tartalmazza:

• Névleges feszültség: 51,8V

• Kapacitás: 70Ah

• A cellák teljes száma: 14

A teljes feszültségtartományt is ellenőrizni kell.

A javasolt P70A töltési lekapcsolási feszültség használata:

14 × 4,3 V = 60,2 V

A megadott 2,75 V-os kisülési végi feszültség használatával:

14 × 2,75 V = 38,5 V

Az előzetes feszültségtartomány ezért körülbelül 38,5 V és 60,2 V között van a vonatkozó feltételek mellett.

A 14S NMC akkumulátor 48 V-os osztályú rendszerként kerül forgalomba, de ez nem teszi automatikusan kompatibilissé minden 48 V-os vezérlővel vagy inverterrel. Minden csatlakoztatott berendezést ellenőrizni kell a teljes akkumulátorfeszültség-tartományban.

Részletesebb magyarázatot lásd NMC Pouch Cell Voltage: határértékek és BMS beállítások.

6. Hogyan növelik a párhuzamos kapcsolatok a kapacitást

Ha a cellákat párhuzamosan csatlakoztatják, akkor az összes pozitív kapocs össze van kötve, és az összes negatív kapocs össze van kötve.

A párhuzamos csatlakozások növelik az Ah kapacitást, miközben a feszültség egyenlő marad egy cellával vagy egy soros csoporttal.

Csomag kapacitás = Párhuzamos cellák száma × Cellakapacitás

Négy P70A cella párhuzamos használata:

4 × 70 Ah = 280 Ah

A 4P csoport tehát a következőket tartalmazza:

• Névleges feszültség: 3,7V

• Kapacitás: 280Ah

• A cellák teljes száma: 4

A párhuzamos csatlakozások növelhetik az áramerősséget is. Előzetes méretezéshez:

Párhuzamos csoportos áramerősség ≈ Párhuzamos cellák száma × Engedélyezett egycellás áram

Ha egy 70Ah osztályú P70A cella körülbelül 210A-t támogat 3C-on a megadott vizsgálati körülmények között, akkor egy négycellás párhuzamos csoport elméleti cellaszintű áramkapacitása körülbelül 840A.

Ez azonban nem automatikusan a biztonságos csomagáram.

A végső áramkorlátot a legalacsonyabb jóváhagyott határérték határozza meg:

• Sejtek

• Cellalapok

• Gyűjtősínek vagy rugalmas csatlakozók

• Hegesztett vagy csavarozott kötések

• BMS

• Kontaktorok

• Biztosítékok

• Kábelek és csatlakozók

• Hűtőrendszer

• Megengedett hőmérséklet-emelkedés

A párhuzamos árammegosztás a cella ellenállásától, a csatlakozási ellenállástól, a gyűjtősín szimmetriától, a hőmérséklettől és a cellaillesztéstől is függ. Az elméleti szorzást mindig elektromos és termikus validálásnak kell követnie.

7. Sorozatpárhuzamos csomag kiszámítása

Egy 14S4P konfiguráció 14 sorba kapcsolt csoportot tartalmaz, mindegyik csoporton belül négy cellával párhuzamosan.

A teljes sejtszám:

Összes cella = Sorozatok száma × Párhuzamos szám

14 × 4 = 56 cella

P70A példa esetén:

• Sorozatok száma: 14

• Párhuzamos szám: 4

• Összes cella: 56

• A csomag névleges feszültsége: 51,8 V

• Csomag kapacitása: 280Ah

A '14S4P' kifejezést egy elektromos diagrammal kell alátámasztani, amely bemutatja a párhuzamos csoportokat, a BMS érzékelési pontokat, a fő áramutat és a védelmi eszközöket. A szállítói rajz áttekintésekor ne hagyatkozzon csak az írott konfigurációnévre.

Egyes akkumulátorrendszerek külön védett soros húrokat használnak, amelyek párhuzamosan kapcsolódnak a csomag szintjén. Ez az elrendezés redundanciát biztosíthat, de gondos koordinációt igényel a BMS egységek, kontaktorok, biztosítékok és kommunikációs rendszerek között. A helyes topológia a projekt biztonsági, szolgáltatási és hibaelhárítási követelményeitől függ.

8. Hogyan számítsuk ki a Wh-t és a kWh-t

Az akkumulátor energiáját általában wattórában vagy kilowattórában fejezik ki.

Csomagenergia (Wh) = A csomag névleges feszültsége × Csomagkapacitás

Ugyanez az eredmény számítható ki közvetlenül a sejtszámból:

Csomagenergia (Wh) = S × P × Cella névleges feszültsége × Cella kapacitása

A 14S4P P70A példához:

• A csomag névleges feszültsége: 51,8 V

• Csomag kapacitása: 280Ah

51,8 V × 280 Ah = 14 504 Wh

Wh átváltása kWh-ra:

14 504 Wh ÷ 1 000 = 14 504 kWh

Az előzetes adattábla energia tehát hozzávetőlegesen:

14,50 kWh

A konzervatívabb adatlap tesztértékei 3,73 V és 68,7 Ah:

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

A különbség jól szemlélteti, hogy a piacra szánt kapacitásosztály és az adatlapon tesztelt minimális kapacitás miért nem tekinthető azonosnak. A garantált csomagteljesítmény érdekében használja a vonatkozó specifikációs értéket.

A sejtszintű és a csomagszintű energia közötti különbségről többet megtudhat Pouch Cell energiasűrűség magyarázata: Wh/kg, Wh/L és a felhasználható csomag energia.

9. Gyors P70A csomag számítási táblázat

A következő értékek 3,7V és 70Ah-t használnak az előzetes méretezéshez.

Konfiguráció	Cellák száma	Névleges feszültség	Kapacitás	Adattábla energia	Hozzávetőleges energia 80%-ban használható SOC ablaknál
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

Ezek az értékek előzetesek. A tényleges szállítható energia a jóváhagyott feszültségablaktól, a terhelési áramtól, a hőmérséklettől, a cellák öregedésétől, a BMS-beállításoktól és a rendszer veszteségétől függ.

10. Adattábla energia vs. felhasználható energia

Az adattábla energiáját a névleges feszültségből és kapacitásból számítják ki. A felhasználható energia az a mennyiség, amelyhez az alkalmazás hozzáfér a kiválasztott működési ablakon belül.

Korai becsléshez:

Felhasználható energia ≈ Adattábla energia × Használható SOC ablak

Ha egy 14S4P P70A csomag 14,50 kWh előzetes adattáblával rendelkezik, és 80%-os SOC ablakon keresztül működik:

14,50 kWh × 0,80 = körülbelül 11,60 kWh

Ez becslés, nem garantált eredmény.

A ténylegesen felhasználható energiát a következők befolyásolják:

• Sejtkisülési görbe

• Töltési és kisütési határok

• Kisülési sebesség

• Feszültségcsökkenés

• Környezeti és cella hőmérséklet

• Sejt-sejt variáció

• Egészségi állapot

• BMS cut-off stratégia

• Kábel- és kontaktorveszteségek

• DC/DC konverter, motorvezérlő vagy inverter hatékonysága

Ha még mindig el kell érni a felhasználható energiát az akkumulátor élettartamának vége felé, a korai méretezés során figyelembe vehetők az élettartam végi kapacitáscél és az átalakítási hatékonyság is:

Szükséges adattábla energia ≈ Felhasználható célenergia ÷ (felhasználható SOC ablak × élettartam végi kapacitáshányad × rendszer hatékonysága)

Ez a képlet hasznos az előzetes méretezéshez. A végső teljesítményt a cellakiürítési adatokból és a csomagszintű tesztelésből kell érvényesíteni.

11. Számítsa ki az áramerősséget a teljesítményből

Az akkumulátorcsomag-tervezők gyakran a kW-ban megadott szükséges teljesítményértékkel kezdik, nem pedig amperben megadott áramértékkel.

A kapcsolat a következő:

Teljesítmény = feszültség × áram

Ezért:

Áram = Teljesítmény ÷ Feszültség

10 kW-os terhelés esetén a 14S P70A csomag névleges feszültségén:

10 000 W ÷ 51,8 V = körülbelül 193 A

Ha a vezérlő megpróbálja fenntartani a 10 kW-ot, miközben az akkumulátor feszültsége 38,5 V-ra esik:

10 000 W ÷ 38,5 V = körülbelül 260 A

Ez azt mutatja, hogy miért nem szabad csak névleges feszültségen számolni az áramot. Állandó teljesítményű terheléseknél az áramerősség az akkumulátor feszültségének csökkenésével nő.

A cellákat, BMS-eket, gyűjtősíneket, kontaktorokat, biztosítékokat és kábeleket a feszültség, teljesítmény, hőmérséklet és időtartam legrosszabb kombinációjával kell értékelni.

12. Feszültségcsökkenés és hőtermelés

A cella terhelés alatti feszültsége alacsonyabb, mint a nyugodt, nyitott áramköri feszültség. Egy egyszerűsített feszültségcsökkenési becslés:

Feszültségcsökkenés ≈ Áram × DC ellenállás

A valódi csomagellenállás többet foglal magában, mint a sejtrezisztencia. A következőket is tartalmazza:

• Tabs

• Gyűjtők

• Ízületek

• Biztosítékok

• Kontaktorok

• Kábelek

• Csatlakozók

• Párhuzamos áramelosztási különbségek

Az ellenálláshő egyszerűsített becslése a következő:

Teljesítményveszteség ≈ Áram² × Ellenállás

A hő tehát megközelítőleg az áram négyzetével emelkedik egy egyszerűsített rezisztív modellben, nem pedig exponenciálisan. A tényleges hőtermelés és hőmérséklet-emelkedés az SOC-tól, a cella hőmérsékletétől, az ellenállás változásaitól, a hűtési feltételektől és a munkaciklustól is függ.

Az 1 kHz-en mért ACIR-t nem szabad automatikusan használni a terhelési feszültségcsökkenés előrejelzésére. A meghatározott terhelési feltételek mellett mért DCIR általában relevánsabb az előzetes feszültségcsökkenés és hőszámítások szempontjából.

13. Cellillesztés és párhuzamos árammegosztás

A matematikai számítások feltételezik, hogy minden cella azonosan teljesít. A valódi cellákban különbségek vannak a kapacitásban, a belső ellenállásban, a nyitott áramköri feszültségben, az önkisülésben és az öregedésben.

Az egy csomagba szánt cellákat általában a következőkkel kell egyeztetni:

• Kémia és modell

• Gyártási tétel, ahol praktikus

• Kapacitás

• AC és DC ellenállás

• Nyitott áramköri feszültség

• Töltési állapot

• Önkisülés

• Kor és használati előzmények

A jelentősen eltérő SOC-szintű cellákat nem szabad közvetlenül párhuzamosan csatlakoztatni. A feszültségkülönbség nagy kiegyenlítő áramot okozhat, amelyet elsősorban a cella és a csatlakozási ellenállás korlátoz.

A különböző kapacitású cellák nem osztják meg automatikusan az áramot a kapacitás szerint. Az áramelosztást erősen befolyásolja a belső ellenállás, a csatlakozási ellenállás, a hőmérséklet és a gyűjtősín elrendezése. Új gyártási csomag esetén az azonos jóváhagyott modell egyező cellái használata az előnyben részesített megközelítés.

A BMS kiegyensúlyozó áramkör nem tudja gyorsan kompenzálni a nagy kapacitásbeli vagy ellenállásbeli különbségeket egy nagy kapacitású tasak cellacsomagon belül. A sejtek osztályozása továbbra is fontos az összeszerelés előtt.

14. Tasakcellák mechanikai tervezése

A tasakcelláknak nincs merev fémdoboza. A modul szerkezetének kezelnie kell a cella tágulását, egyenletes alátámasztást kell biztosítania, védenie kell a laminált fóliát és meg kell őriznie a megbízható hőkontaktust.

Nincs olyan univerzális duzzadási ráhagyás vagy előfeszítő nyomás, amely minden tasakcellára alkalmazható.

A P70A esetében a rendelkezésre álló specifikáció a következőket jelzi:

• Kezdeti előfeszítés: 400-500N

• Megadott duzzadási együttható: 6%

• A hosszú távú működés mechanikus korlátozás nélkül nem megengedett

• A nyomást egyenletesen kell elosztani a sejtfelületen

Ezek az értékek a P70A-ra vonatkoznak, és nem másolhatók át automatikusan másik tasakcellás modellre.

A modul tervezésénél figyelembe kell venni:

• Véglemezek és keret merevsége

• Előtöltési módszer

• Kompressziós vagy duzzadó párnák

• Sejtvastagság tolerancia

• Élettartam végi bővítés

• Elektromos szigetelés

• Fül és tömítés védelem

• Hűtőfelület érintkezés

• Gyártási és szerviz tűrések

További információkért lásd Miért igényelnek tömörítést a tasak cellák az akkumulátorcsomag kialakításában?.

15. Hőgazdálkodás

A hűtési igény nem választható csak a C-rate-ből. Egy szorosan zárt burkolatban lévő 1C rendszernek nehezebbek lehetnek a termikus feltételei, mint egy nagyobb áramerősségű rendszernek, rövid munkaciklusokkal és hatékony hűtési szerkezettel.

A hőtervezés során figyelembe kell venni:

• A cella egyenáramú ellenállása

• Folyamatos áram

• Csúcsáram és időtartam

• Töltőáram

• Modul geometriája

• Cellatávolság

• A hőátadás iránya

• Környezeti hőmérséklet

• Maximális megengedett cella hőmérséklet

• Maximális hőmérsékletkülönbség a cellák között

• A hűtőrendszer meghibásodásának feltételei

A lehetséges stratégiák közé tartozik a természetes konvekció, a kényszerlevegő, a vezetőképes hűtőlemezek és a folyadékhűtés. A megfelelő megoldást hőtermelő modellből kell kiválasztani, és modulszintű hőmérséklet-teszttel meg kell erősíteni.

A hőmérséklet-érzékelőket reprezentatív helyeken kell elhelyezni, beleértve a valószínű forró pontokat és azokat a területeket, ahol a csatlakozási ellenállás további hőt termelhet.

16. BMS és elektromos védelem

A BMS-nek támogatnia kell a pontos sorozatszámot és a jóváhagyott cellafeszültség-tartományt. 14S csomag esetén a BMS-nek 14 sorba kapcsolt cellacsoportot kell figyelnie.

A BMS kiválasztásakor figyelembe kell venni:

• Sejtkémia

• Sorozatszám

• Normál töltés-feszültség cél

• Túlfeszültség-védelmi küszöb

• Feszültségcsökkenési védelmi küszöb

• Folyamatos áram

• Csúcsáram és időtartam

• Rövidzárlat észlelése

• Töltési és kisütési hőmérséklet

• Érzékelő mennyisége és elhelyezése

• Kiegyensúlyozó stratégia

• Feszültség és áram mérési pontosság

• Kontaktor vezérlés

• Hibanaplózás és helyreállítás

A BMS túlfeszültség küszöbértéke egy vészvédelmi beállítás, nem a normál töltőcél. A töltőnek megfelelően kell szabályoznia a feszültséget és az áramerősséget, anélkül, hogy a rendszeres BMS-lekapcsolástól függne.

Nincs olyan univerzális szabály sem, hogy minden BMS-t, kontaktort vagy biztosítékot pontosan a várható áramerősség 125%-ára kellene besorolni. A megfelelő tervezési tartalék az alkatrésztől, a hőmérséklettől, a munkaciklustól, az élettartamtól és az alkalmazandó szabványtól függ.

A biztosíték kiválasztásánál figyelembe kell venni:

• Folyamatos terhelési áram

• Kábel és gyűjtősín védelem

• DC névleges feszültség

• Maximális elérhető hibaáram

• DC megszakítási minősítés

• Idő-áram görbe

• Nem teljesítmény

• Koordináció a BMS-szel és a kontaktorokkal

A nagyfeszültségű vagy nagy teljesítményű rendszerekben szükség lehet főkontaktorokra, előtöltési áramkörökre, szervizleválasztásra, szigetelésfigyelésre és összehangolt hibaleválasztásra is.

17. Gyakorlati akkumulátor-számítási munkafolyamat

Egy megbízható előzetes számítás követheti a következő sorrendet:

1. Határozza meg a berendezés teljes feszültségtartományát.

2. Határozza meg a szükséges felhasználható energiát, a folyamatos teljesítményt és a csúcsterhelést.

3. Válassza ki a sejtkémiát és a sejtmodellt.

4. Használja a jóváhagyott cellafeszültség határértékeket és a kapacitásteszt feltételeit.

5. Számítsa ki a sorozatszámot a kívánt feszültségtartományból.

6. Számítsa ki a párhuzamos számlálást mind az energia-, mind az áramszükségletből.

7. Számítsa ki a teljes cellaszámot, névleges feszültséget, Ah, Wh és kWh.

8. Becsülje meg a felhasználható energiát a tervezett SOC ablakon belül.

9. Ellenőrizze az áramszükségletet a legalacsonyabb üzemi feszültségen.

10. Ellenőrizze a feszültségcsökkenést, a hőtermelést és az áramelosztást.

11. Válassza ki a BMS-t, a vezetékeket, a kontaktorokat és a védelmi eszközöket.

12. Tervezze meg a mechanikai visszatartó, szigetelő és hűtő szerkezetet.

13. Készítsen és teszteljen egy prototípust a tervezett terhelési és hőmérsékleti feltételek mellett.

14. Töltse ki a szükséges biztonsági, szállítási és alkalmazási tanúsítványt.

Egy táblázat elkészítheti az első számítást, de tesztelésre van szükség a végső akkumulátorrendszer megerősítéséhez.

18. Tájékoztatás, amelyet meg kell adni, ha tasakos cellás megoldást kér

Egy tasakcella vagy testreszabott akkumulátorprojekt értékeléséhez adja meg a lehető legtöbb információt a következő információk közül:

• Alkalmazás

• Cél névleges feszültség

• Maximális és minimális rendszerfeszültség

• Szükséges felhasználható energia vagy üzemidő

• Folyamatos teljesítmény vagy áram

• Csúcsteljesítmény/áram és időtartam

• Töltési idő vagy töltőáram

• Maximális méretek

• Maximális súly

• Üzemi hőmérséklet

• A ciklus várható élettartama

• Hűtési módszer

• BMS kommunikációs követelmények

• Minősítési követelmények

• Prototípus és éves rendelési mennyiség

A Misen támogatja a cellakiválasztást, osztályozást, modulkonfigurációt és testreszabott akkumulátor-megoldások fejlesztése elektromos mobilitás, AGV-k, robotika, ipari berendezések, tengeri rendszerek és energiatárolási alkalmazások számára.

Következtetés

Az akkumulátorcsomag alapvető képletei egyszerűek:

Névleges csomagfeszültség = Sorozatszám × Cella névleges feszültsége

Csomagkapacitás = Párhuzamos szám × Cellakapacitás

Csomag energia (Wh) = Csomag feszültség × Csomag kapacitás

Csomagenergia (kWh) = Csomagenergia Wh ÷ 1000-ben

Előzetes példaként egy 3,7 V-os 70 Ah P70A cellát használva a 14S4P konfiguráció a következőket nyújtja:

• 51,8V névleges feszültség

• 280Ah névleges kapacitás

• 14,50 kWh előzetes adattáblás energia

• Körülbelül 11,60 kWh egy feltételezett 80%-os felhasználható SOC ablaknál

Ezek a számok csak a tervezési folyamat kezdetét jelentik. A végső teljesítmény a feszültséghatároktól, a kisülési feltételektől, a hőmérséklettől, a cellaillesztéstől, az áramelosztástól, a mechanikai tömörítéstől, a hőkezeléstől, a BMS-beállításoktól és a rendszer veszteségétől függ.

Nagy energiájú NMC tasakcellát igénylő projekteknél tekintse át a A P70A 3,7V 70Ah tasakcella specifikációit , és küldje el Misen feszültség-, energia-, áram-, hely- és hőmérsékletigényét egy projektalapú értékeléshez.

GYIK

Hogyan számítja ki a tasakelemes akkumulátor kWh-ját?

A névleges csomagfeszültséget megszorozzuk a csomag Ah-ban megadott kapacitásával, hogy megkapjuk a Wh-t. A Wh-t elosztva 1000-zel kapjuk meg a kWh-t.

Például:

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

A cellák sorba kapcsolása növeli az Ah kapacitást?

Soros csatlakozások növelik a feszültséget. Az Ah kapacitás egyenlő marad egy cellával vagy egy párhuzamos csoporttal.

A cellák párhuzamos csatlakoztatása növeli a feszültséget?

Nem. A párhuzamos csatlakozások növelik az Ah kapacitást és hozzájárulnak az áramkapacitáshoz. A feszültség egyenlő marad egy cellával vagy sorozatjellel.

Hány cella van egy 14S4P akkumulátorcsomagban?

Egy 14S4P csomag 14 sorba kapcsolt csoportot tartalmaz, mindegyik párhuzamos csoportban négy cellával:

14 × 4 = 56 cella.

Minden 48 V-os rendszerrel kompatibilis a 14S P70A akkumulátor?

Nem automatikusan. A P70A referenciaértékeket használva a 14S-es csomag névleges feszültsége körülbelül 51,8 V, az ajánlott töltéslezárás számítása 60,2 V, a kisütés végének számítása pedig 38,5 V a vonatkozó feltételek mellett. A csatlakoztatott berendezésnek támogatnia kell a teljes működési tartományt.

Mekkora folyamatos áramot tud biztosítani egy P70A cella?

A rendelkezésre álló specifikáció a megadott feltételek mellett 3C-os maximális folyamatos kisülési sebességet ír elő 25°C-on. A piacra szánt 70Ah kapacitásosztály alapján ez cellánként körülbelül 210A-nek felel meg. A végső áramkorlátoknak követniük kell a vonatkozó adatlap-feltételeket és a csomagszintű termikus érvényesítést.

Különböző kapacitású tasakcellák csatlakoztathatók párhuzamosan?

Új gyártási csomaghoz nem ajánlott. A celláknak általában ugyanazt a jóváhagyott kémiát és modellt kell használniuk, és meg kell felelniük a kapacitásnak, az ellenállásnak, a feszültségnek, az SOC-nak és az öregedési állapotnak.

A használható kWh megegyezik az adattáblán szereplő kWh-val?

No. Az adattábla kWh-ja a névleges feszültségből és kapacitásból számítható ki. A felhasználható energia a megengedett SOC- és feszültségablaktól, az áramerősségtől, a hőmérséklettől, az öregedéstől, a BMS-beállításoktól és a rendszer hatékonyságától függ.

Mekkora duzzadó helyet kell hagyni egy tasak cellának?

Nincs univerzális százalék minden tasak cellára. A mechanikai kialakításnak követnie kell a kiválasztott cella előfeszítését, vastagságtűrését és az élettartam végi duzzadási követelményeit. A rendelkezésre álló P70A specifikáció 6%-os duzzadási együtthatót és 400–500 N kezdeti előterhelést jelez.