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Come calcolare un pacco batteria a celle a sacchetto: serie, parallelo, tensione, capacità e kWh

Visualizzazioni: 0     Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 2026-08-07 Origine: Sito

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Come calcolare un pacco batteria a celle a sacchetto: serie, parallelo, tensione, capacità e kWh

Il calcolo di un pacco batteria a tasca inizia con alcune semplici formule, ma un design utilizzabile richiede molto più che moltiplicare tensione e capacità.

I collegamenti in serie determinano la tensione del pacco. Le connessioni parallele determinano la capacità del pacco e contribuiscono alla capacità attuale. La chimica delle celle, i limiti di tensione, la velocità di scarica, la resistenza interna, la temperatura, la compressione meccanica e il sistema di gestione della batteria (BMS) determinano quindi se la configurazione calcolata può funzionare in sicurezza nell'applicazione prevista.

Questa guida spiega come calcolare i conteggi serie e parallelo, tensione nominale, Ah, Wh e kWh utilizzabili. UN la cella a sacca NMC P70A da 3,7 V 70 Ah . Come esempio principale viene utilizzata

I calcoli sono adatti per il dimensionamento preliminare della batteria. I progetti finali del modulo e del pacco devono essere verificati rispetto alla scheda tecnica più recente della cella, al profilo di carico completo e ai risultati dei test a livello di pacco.

Punti chiave

  • Le celle collegate in serie aumentano la tensione; non aumentano la capacità Ah.

  • Le celle collegate in parallelo aumentano la capacità in Ah; non aumentano la tensione.

  • L'energia del pacco in Wh equivale alla tensione nominale del pacco moltiplicata per la capacità del pacco.

  • Dividi Wh per 1.000 per convertire il risultato in kWh.

  • L'energia di targa e l'energia utilizzabile non sono la stessa cosa.

  • La corrente continua deve essere controllata alla tensione operativa più bassa, non solo alla tensione nominale.

  • Le tensioni massime di carica e scarica devono provenire dalla scheda tecnica della cella selezionata.

  • Le celle a sacchetto richiedono vincoli meccanici, tolleranza di rigonfiamento e progettazione termica specifici della cella.

  • I valori nominali finali di BMS, fusibili, contattori e conduttori non possono essere selezionati da un'unica regola percentuale.

1. Definire innanzitutto i requisiti di sistema della batteria

Un pacco batteria deve essere calcolato a ritroso dall'applicazione. Prima di selezionare una cella o decidere la configurazione in serie e parallelo, definire i seguenti requisiti:

  • Voltaggio nominale del sistema target

  • Tensione di ingresso massima consentita

  • Tensione operativa minima

  • Targhetta richiesta o energia utilizzabile

  • Tempo di funzionamento richiesto

  • Potenza e corrente continua

  • Potenza di picco, corrente di picco e durata di picco

  • Potenza di ricarica e tempo di ricarica

  • Dimensioni di installazione disponibili

  • Peso massimo della batteria

  • Temperatura operativa e di stoccaggio

  • Ciclo di vita previsto

  • Metodo di raffreddamento

  • Requisiti di certificazione e trasporto applicabili

Un sistema pubblicizzato come '48 V', ad esempio, può accettare tensioni massime e minime molto diverse a seconda del controller del motore, dell'inverter, del convertitore CC/CC o di altre apparecchiature collegate. La sola tensione del sistema pubblicizzata non è sufficiente per determinare il conteggio corretto delle serie.

2. Comprendere le specifiche della cella

Il calcolo deve utilizzare le specifiche approvate della cella selezionata. Gli input più importanti includono:

Parametro della cella Perché è importante
Voltaggio nominale Utilizzato per calcoli preliminari sulla tensione del pacco e sull'energia
Tensione di interruzione della carica consigliata Utilizzato per calcolare la potenza del caricabatterie e la tensione massima del pacco normale
Tensione di fine scarica Utilizzato per valutare il limite inferiore di tensione
Capacità nominale o standard Determina Ah e l'energia preliminari
Valutazione di scarica continua Aiuta a determinare la capacità attuale
Valutazione e durata della scarica di picco Utilizzato per eventi di carico brevi come l'accelerazione o l'avvio del motore
Resistenza interna CC Aiuta a stimare l'abbassamento di tensione e il calore resistivo sotto carico
Temperatura di carica e scarica Determina il funzionamento consentito e il declassamento della corrente
Dimensioni e peso Necessario per il layout dei moduli e i calcoli della densità energetica a livello di pacco
Precarico meccanico e tolleranza di rigonfiamento Necessario per la progettazione del modulo cella a sacca
Condizioni di prova del ciclo di vita Necessario per confrontare correttamente le aspettative di vita utile

Le celle con la stessa chimica possono comunque avere limiti di tensione, valori di corrente e intervalli di temperatura diversi. Non applicare un'impostazione di tensione universale a ogni cella a sacca NMC, LFP o LTO.

Misen ne fornisce molteplici chimiche e capacità delle batterie a celle a sacchetto per la mobilità elettrica, gli AGV, la robotica, le apparecchiature industriali, i sistemi marini e i progetti di stoccaggio dell’energia.

3. Selezione della chimica cellulare

La chimica influenza il calcolo della tensione, il numero di celle in serie, la densità di energia, l'obiettivo del ciclo di vita, la capacità di potenza e la strategia termica.

Chimica Tensione nominale preliminare tipica Priorità di selezione comune
Cella a sacca NMC Circa 3,6–3,73 V, a seconda della cella Alta densità di energia e sistemi di batterie compatti e leggeri
Cella a sacca LiFePO4 Comunemente intorno a 3,2 V Ciclo di vita, stabilità termica e applicazioni industriali o stazionarie
Cella a sacca LTO Comunemente intorno a 2,3–2,4 V Alta potenza, ricarica rapida, funzionamento a bassa temperatura e lunga durata

Questi sono valori di riferimento preliminari, non impostazioni di progettazione universali. Utilizzare sempre la tensione nominale, il limite di carica e il limite di scarica indicati nelle specifiche della cella selezionata.

4. Cella di riferimento: cella a sacchetto NMC P70A 3,7 V 70 Ah

Per l'esempio di calcolo principale utilizziamo il formato grande Cella a sacca P70A NMC.

Per semplici calcoli preliminari, i valori confrontati con il mercato sono:

  • Voltaggio nominale: 3,7 V

  • Classe di capacità nominale: 70Ah

  • Energia nominale preliminare: 3,7 V × 70 Ah = 259 Wh

  • Tasso massimo di scarica continua: fino a 3°C a 25°C nelle condizioni specificate

  • Corrente approssimativa corrispondente a 3C: 70Ah × 3C = 210A

I dati dettagliati delle celle forniscono condizioni di test più specifiche:

  • Voltaggio nominale: 3,73 V a 0,33 C o 3,70 V a 0,5 C

  • Capacità standard: almeno 68,7 Ah a 0,33 C o almeno 67,8 Ah a 0,5 C

  • Energia calcolata: circa 256,3 Wh sulla base di 3,73 V × 68,7 Ah

  • Voltaggio di interruzione della carica consigliato: 4,3 V

  • Tensione di fine scarica: 2,75 V nelle condizioni di temperatura normale indicate

  • Resistenza interna CA: non più di 1,2 mΩ nelle condizioni di test specificate

  • Resistenza interna CC: non più di 3,0 mΩ nelle condizioni di test specificate

I valori di 3,7 V e 70 Ah rendono le formule di base più facili da seguire. Per i calcoli tecnici finali, le specifiche di approvvigionamento e le garanzie di prestazione, utilizzare il valore della scheda tecnica applicabile e le condizioni di prova.

5. Come i collegamenti in serie aumentano la tensione

Quando le celle sono collegate in serie, il terminale positivo di una cella o di un gruppo parallelo è collegato al terminale negativo del successivo.

I collegamenti in serie aumentano la tensione, mentre la capacità in Ah rimane invariata.

Tensione nominale del pacco = Numero di celle in serie × Tensione nominale delle celle

Utilizzando i valori P70A rivolti al mercato in una configurazione 14S:

14 × 3,7 V = 51,8 V nominali

Un pacchetto 14S1P ha quindi:

  • Voltaggio nominale: 51,8 V

  • Capacità: 70Ah

  • Numero totale di celle: 14

È inoltre necessario controllare l'intero intervallo di tensione.

Utilizzando la tensione di interruzione della carica consigliata per P70A:

14 × 4,3 V = 60,2 V

Utilizzando la tensione di fine scarica dichiarata di 2,75 V:

14 × 2,75 V = 38,5 V

L'intervallo di tensione preliminare è quindi compreso tra circa 38,5 V e 60,2 V nelle condizioni applicabili.

Una batteria NMC 14S può essere commercializzata come sistema di classe 48V, ma ciò non la rende automaticamente compatibile con ogni controller o inverter da 48V. Tutte le apparecchiature collegate devono essere controllate rispetto all'intervallo completo di tensione della batteria.

Per una spiegazione più dettagliata, cfr Voltaggio cella NMC Pouch: limiti e impostazioni BMS.

6. Come le connessioni parallele aumentano la capacità

Quando le celle sono collegate in parallelo, tutti i terminali positivi sono collegati insieme e tutti i terminali negativi sono collegati insieme.

I collegamenti in parallelo aumentano la capacità in Ah, mentre la tensione rimane uguale a quella di una cella o di un gruppo in serie.

Capacità del pacco = Numero di celle in parallelo × Capacità della cella

Utilizzando quattro celle P70A in parallelo:

4×70Ah = 280Ah

Un gruppo 4P ha quindi:

  • Voltaggio nominale: 3,7 V

  • Capacità: 280Ah

  • Numero totale di celle: 4

Le connessioni parallele possono anche aumentare la capacità di corrente. Per il dimensionamento preliminare:

Capacità di corrente di gruppi in parallelo ≈ Numero di celle in parallelo × Corrente a cella singola approvata

Se una cella P70A di classe 70 Ah supporta circa 210 A a 3°C nelle condizioni di test specificate, un gruppo parallelo di quattro celle ha una capacità di corrente teorica a livello di cella di circa 840 A.

Tuttavia, questa non è automaticamente la corrente del pacchetto sicuro.

Il limite di corrente finale è determinato dal limite minimo approvato tra:

  • Celle

  • Schede delle celle

  • Barre o connettori flessibili

  • Giunti saldati o bullonati

  • BMS

  • Contattori

  • Fusibili

  • Cavi e connettori

  • Sistema di raffreddamento

  • Aumento della temperatura consentito

La condivisione della corrente in parallelo dipende anche dalla resistenza delle celle, dalla resistenza della connessione, dalla simmetria delle sbarre, dalla temperatura e dall'adattamento delle celle. Una moltiplicazione teorica dovrebbe sempre essere seguita da una validazione elettrica e termica.

7. Come calcolare un pacchetto serie-parallelo

Una configurazione 14S4P contiene 14 gruppi collegati in serie, con quattro celle collegate in parallelo all'interno di ciascun gruppo.

Il conteggio totale delle cellule è:

Celle totali = Conteggio serie × Conteggio parallelo

14 × 4 = 56 celle

Per l'esempio P70A:

  • Conteggio delle serie: 14

  • Conteggio parallelo: 4

  • Celle totali: 56

  • Voltaggio nominale del pacco: 51,8 V

  • Capacità pacco: 280Ah

Il termine '14S4P' dovrebbe essere supportato da uno schema elettrico che mostri i gruppi in parallelo, i punti di rilevamento del BMS, il percorso principale della corrente e i dispositivi di protezione. Non fare affidamento solo sul nome della configurazione scritto quando si esamina un disegno del fornitore.

Alcuni sistemi di batterie utilizzano stringhe in serie protette separatamente collegate in parallelo a livello di pacco. Questa disposizione può fornire ridondanza, ma richiede un attento coordinamento tra unità BMS, contattori, fusibili e sistemi di comunicazione. La topologia corretta dipende dai requisiti di sicurezza, servizio e isolamento dei guasti del progetto.

8. Come calcolare Wh e kWh

L'energia della batteria è normalmente espressa in wattora o kilowattora.

Energia del pacco (Wh) = Voltaggio nominale del pacco × Capacità del pacco

Lo stesso risultato può essere calcolato direttamente dal conteggio delle cellule:

Energia del pacco (Wh) = S × P × Voltaggio nominale della cella × Capacità della cella

Per l'esempio 14S4P P70A:

  • Voltaggio nominale del pacco: 51,8 V

  • Capacità pacco: 280Ah

51,8 V × 280 Ah = 14.504 Wh

Convertire Wh in kWh:

14.504Wh ÷ 1.000 = 14.504kWh

L’energia di targa preliminare è quindi pari a circa:

14,50 kWh

Utilizzando i valori di test più conservativi della scheda tecnica di 3,73 V e 68,7 Ah:

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

La differenza illustra il motivo per cui una classe di capacità rivolta al mercato e una capacità minima testata nella scheda tecnica non dovrebbero essere trattate come identiche. Per prestazioni garantite della confezione, utilizzare il valore della specifica applicabile.

Puoi imparare di più sulla differenza tra energia a livello di cellula e energia a livello di pacco in Spiegazione della densità energetica delle celle a sacca: Wh/kg, Wh/L ed energia utilizzabile della confezione.

9. Tabella di calcolo rapido del pacchetto P70A

I seguenti valori utilizzano 3,7 V e 70 Ah per il dimensionamento preliminare.

Configurazione Conteggio celle Tensione nominale Capacità Energia sulla targa Energia approssimativa con una finestra SOC utilizzabile dell'80%.
14S1P 14 51,8 V 70 Ah 3,63 kWh 2,90 kWh
14S2P 28 51,8 V 140 Ah 7,25 kWh 5,80 kWh
14S3P 42 51,8 V 210 Ah 10,88 kWh 8,70 kWh
14S4P 56 51,8 V 280 Ah 14,50 kWh 11,60 kWh

Questi valori sono preliminari. L'effettiva energia erogabile dipende dall'intervallo di tensione approvato, dalla corrente di carico, dalla temperatura, dall'invecchiamento della cella, dalle impostazioni BMS e dalle perdite del sistema.

10. Energia sulla targa ed energia utilizzabile

L'energia di targa viene calcolata dalla tensione e dalla capacità nominali. L'energia utilizzabile è la quantità a cui l'applicazione può accedere nella finestra operativa selezionata.

Per una stima anticipata:

Energia utilizzabile ≈ Energia di targa × Finestra SOC utilizzabile

Se un pacchetto 14S4P P70A ha 14,50 kWh di energia nominale preliminare e funziona attraverso una finestra SOC dell'80%:

14,50kWh × 0,80 = circa 11,60kWh

Si tratta di una stima, non di un risultato garantito.

L’energia effettivamente utilizzabile è influenzata da:

  • Curva di scarica cellulare

  • Limiti di carica e scarica

  • Tasso di scarico

  • Abbassamento di tensione

  • Temperatura ambiente e cella

  • Variazione da cellula a cellula

  • Stato di salute

  • Strategia di cut-off del BMS

  • Perdite nei cavi e nei contattori

  • Efficienza del convertitore DC/DC, del controller del motore o dell'inverter

Se l'energia utilizzabile deve ancora essere raggiunta verso la fine della vita utile della batteria, il dimensionamento anticipato può anche considerare l'obiettivo di capacità di fine vita e l'efficienza di conversione:

Energia richiesta sulla targa ≈ Energia utilizzabile target ÷ (finestra SOC utilizzabile × frazione di capacità a fine vita × efficienza del sistema)

Questa formula è utile per il dimensionamento preliminare. Le prestazioni finali devono essere convalidate dai dati sulla scarica cellulare e dai test a livello di confezione.

11. Calcola la corrente dalla potenza

I progettisti di pacchi batteria spesso iniziano con un valore di potenza richiesto in kW anziché con un valore di corrente in ampere.

La relazione è:

Potenza = Tensione × Corrente

Perciò:

Corrente = Potenza ÷ Tensione

Per un carico di 10 kW alla tensione nominale di un pacco 14S P70A:

10.000W ÷ 51,8V = circa 193A

Se il controller tenta di mantenere 10 kW mentre la tensione della batteria scende a 38,5 V:

10.000W ÷ 38,5V = circa 260A

Ciò dimostra perché la corrente non dovrebbe essere calcolata solo alla tensione nominale. Per i carichi a potenza costante, la corrente aumenta al diminuire della tensione della batteria.

Le celle, il BMS, le sbarre collettrici, i contattori, i fusibili e i cavi devono essere valutati nella peggiore combinazione rilevante di tensione, potenza, temperatura e durata.

12. Abbassamento di tensione e generazione di calore

La tensione della cella sotto carico è inferiore alla tensione a circuito aperto rilassata. Una stima semplificata del calo di tensione è:

Abbassamento di tensione ≈ Corrente × resistenza CC

La reale resistenza del pacco comprende qualcosa di più della semplice resistenza delle celle. Include anche:

  • Schede

  • Sbarre

  • Giunti

  • Fusibili

  • Contattori

  • Cavi

  • Connettori

  • Differenze di distribuzione parallela della corrente

Una stima semplificata del calore resistivo è:

Perdita di potenza ≈ Corrente² × Resistenza

Il calore quindi aumenta approssimativamente con il quadrato della corrente in un modello resistivo semplificato, non in modo esponenziale. La generazione effettiva di calore e l'aumento della temperatura dipendono anche dal SOC, dalla temperatura della cella, dalle variazioni di resistenza, dalle condizioni di raffreddamento e dal ciclo di lavoro.

L'ACIR misurato a 1kHz non deve essere utilizzato automaticamente per prevedere l'abbassamento della tensione di carico. Il DCIR misurato in una condizione di carico definita è generalmente più rilevante per i calcoli preliminari del calo di tensione e del calore.

13. Corrispondenza delle celle e condivisione della corrente parallela

I calcoli matematici presuppongono che ogni cellula funzioni in modo identico. Le celle reali presentano differenze in termini di capacità, resistenza interna, tensione a circuito aperto, autoscarica e invecchiamento.

Le celle destinate a un pacchetto dovrebbero normalmente essere abbinate da:

  • Chimica e modello

  • Lotto di produzione ove possibile

  • Capacità

  • Resistenza CA e CC

  • Tensione a circuito aperto

  • Stato di carica

  • Autoscarica

  • Età e cronologia di utilizzo

Le celle con livelli SOC significativamente diversi non devono essere collegate direttamente in parallelo. La differenza di tensione può causare un'elevata corrente di equalizzazione limitata principalmente dalla resistenza della cella e della connessione.

Le celle di capacità diversa non dividono automaticamente la corrente in base alla capacità. La distribuzione della corrente è fortemente influenzata dalla resistenza interna, dalla resistenza di interconnessione, dalla temperatura e dalla disposizione delle sbarre. Per un nuovo pacchetto di produzione, l'approccio preferito è l'utilizzo di celle abbinate dello stesso modello approvato.

Un circuito di bilanciamento BMS non è in grado di compensare rapidamente grandi differenze di capacità o resistenza all'interno di un pacco di celle a sacca ad alta capacità. La classificazione delle celle rimane importante prima dell'assemblaggio.

14. Progettazione meccanica per celle a sacchetto

Le celle a sacchetto non hanno un contenitore metallico rigido. La struttura del modulo deve gestire l'espansione delle celle, fornire un supporto uniforme, proteggere la pellicola laminata e mantenere un contatto termico affidabile.

Non esiste un limite di rigonfiamento o una pressione di precarico universale che possa essere applicata a ogni cella a sacca.

Per il P70A, le specifiche disponibili indicano:

  • Precarico iniziale: 400–500 N

  • Coefficiente di rigonfiamento specificato: 6%

  • Non è consentito il funzionamento a lungo termine senza limitazioni meccaniche

  • La pressione deve essere distribuita uniformemente sulla superficie della cella

Questi valori si applicano al modello P70A e non devono essere copiati automaticamente su un altro modello di cella a sacca.

La progettazione del modulo dovrebbe considerare:

  • Piastre terminali e rigidità del telaio

  • Metodo di precarico

  • Tamponi di compressione o gonfiore

  • Tolleranza sullo spessore delle cellule

  • Espansione di fine vita

  • Isolamento elettrico

  • Protezione linguetta e sigillo

  • Contatto con la superficie di raffreddamento

  • Tolleranze di produzione e di servizio

Per ulteriori informazioni, vedere Perché le celle a sacchetto richiedono la compressione nella progettazione del pacco batteria.

15. Gestione termica

I requisiti di raffreddamento non possono essere selezionati solo dalla velocità C. Un sistema 1C in un involucro compatto può avere condizioni termiche più difficili rispetto a un sistema a corrente più elevata con cicli di lavoro brevi e una struttura di raffreddamento efficace.

La progettazione termica dovrebbe considerare:

  • Resistenza CC della cella

  • Corrente continua

  • Corrente di picco e durata

  • Corrente di carica

  • Geometria del modulo

  • Spaziatura delle celle

  • Direzione del trasferimento di calore

  • Temperatura ambiente

  • Temperatura massima consentita della cella

  • Differenza massima di temperatura da cellula a cellula

  • Condizioni di guasto del sistema di raffreddamento

Le possibili strategie includono la convezione naturale, l'aria forzata, le piastre di raffreddamento conduttive e il raffreddamento a liquido. La soluzione corretta dovrebbe essere selezionata da un modello di generazione di calore e confermata da test della temperatura a livello di modulo.

I sensori di temperatura dovrebbero essere posizionati in posizioni rappresentative, compresi i probabili punti caldi e le aree in cui la resistenza della connessione può creare ulteriore calore.

16. BMS e protezione elettrica

Il BMS deve supportare il conteggio esatto delle serie e l'intervallo di tensione delle celle approvato. Per un pacchetto 14S, il BMS deve monitorare 14 gruppi di celle collegati in serie.

La selezione del BMS dovrebbe considerare:

  • Chimica cellulare

  • Conteggio delle serie

  • Obiettivo della tensione di carica normale

  • Soglia di protezione da sovratensione

  • Soglia di protezione da sottotensione

  • Corrente continua

  • Corrente di picco e durata

  • Rilevamento di cortocircuito

  • Temperatura di carica e scarica

  • Quantità e posizionamento del sensore

  • Strategia di bilanciamento

  • Precisione della misurazione di tensione e corrente

  • Controllo del contattore

  • Registrazione e ripristino dei guasti

La soglia di sovratensione del BMS è un'impostazione di protezione di emergenza, non il normale obiettivo del caricabatterie. Il caricabatterie dovrebbe regolare correttamente la tensione e la corrente senza dipendere dalla disconnessione di routine del BMS.

Inoltre, non esiste una regola universale secondo la quale ogni BMS, contattore o fusibile debba essere valutato esattamente al 125% della corrente prevista. Il margine di progettazione appropriato dipende dal componente, dalla temperatura, dal ciclo di lavoro, dalla durata di servizio e dallo standard applicabile.

La scelta del fusibile dovrebbe considerare:

  • Corrente di carico continua

  • Protezione di cavi e sbarre

  • Tensione nominale CC

  • Corrente di guasto massima disponibile

  • Grado di interruzione CC

  • Curva tempo-corrente

  • Non sono prestazioni

  • Coordinamento con il BMS e i contattori

I sistemi ad alta tensione o ad alta potenza possono anche richiedere contattori principali, circuiti di precarica, sezionatori di servizio, monitoraggio dell'isolamento e isolamento coordinato dei guasti.

17. Un flusso di lavoro pratico per il calcolo del pacco batteria

Un calcolo preliminare affidabile può seguire questa sequenza:

  1. Definire l'intervallo di tensione completo dell'apparecchiatura.

  2. Definire l'energia utilizzabile richiesta, la potenza continua e il carico di picco.

  3. Selezionare la chimica cellulare e il modello cellulare.

  4. Utilizzare i limiti di tensione della cella e le condizioni di test di capacità approvati.

  5. Calcolare il conteggio delle serie dall'intervallo di tensione richiesto.

  6. Calcolare il conteggio parallelo sia dal fabbisogno energetico che da quello corrente.

  7. Calcola il conteggio totale delle celle, la tensione nominale, Ah, Wh e kWh.

  8. Stimare l'energia utilizzabile entro la finestra SOC prevista.

  9. Controllare il fabbisogno di corrente alla tensione operativa più bassa.

  10. Controllare l'abbassamento di tensione, la generazione di calore e la condivisione di corrente.

  11. Seleziona il BMS, i conduttori, i contattori e i dispositivi di protezione.

  12. Progettare il vincolo meccanico, l'isolamento e la struttura di raffreddamento.

  13. Costruisci e testa un prototipo nelle condizioni di carico e temperatura previste.

  14. Completare la certificazione richiesta di sicurezza, trasporto e applicazione.

Un foglio di calcolo può produrre il primo calcolo, ma sono necessari test per confermare il sistema di batterie finale.

18. Informazioni da fornire quando si richiede una soluzione con celle a sacca

Per valutare un progetto di cella a sacca o di batteria personalizzata, fornire quante più informazioni possibili tra le seguenti:

  • Applicazione

  • Voltaggio nominale target

  • Tensione massima e minima del sistema

  • Energia utilizzabile richiesta o tempo di funzionamento

  • Potenza o corrente continua

  • Potenza/corrente di picco e durata

  • Tempo di ricarica o corrente di ricarica

  • Dimensioni massime

  • Peso massimo

  • Temperatura operativa

  • Ciclo di vita previsto

  • Metodo di raffreddamento

  • Requisiti di comunicazione del BMS

  • Requisiti di certificazione

  • Prototipo e quantità di ordine annuale

Misen supporta la selezione delle celle, la valutazione, la configurazione dei moduli e sviluppo di soluzioni di batterie personalizzate per mobilità elettrica, AGV, robotica, apparecchiature industriali, sistemi marini e applicazioni di accumulo di energia.

Conclusione

Le formule di base del pacco batteria sono semplici:

Voltaggio nominale del pacco = Numero di serie × Voltaggio nominale della cella

Capacità del pacco = Conteggio parallelo × Capacità della cella

Energia del pacco (Wh) = Voltaggio del pacco × Capacità del pacco

Energia del pacco (kWh) = Energia del pacco in Wh ÷ 1.000

Utilizzando come esempio preliminare una cella P70A da 3,7 V 70 Ah, una configurazione 14S4P prevede:

  • Voltaggio nominale 51,8 V

  • Capacità nominale 280 Ah

  • Energia di targa preliminare 14,50kWh

  • Circa 11,60 kWh con una finestra SOC utilizzabile presunta dell'80%.

Questi numeri sono solo l’inizio del processo di progettazione. Le prestazioni finali dipendono dai limiti di tensione, dalle condizioni di scarica, dalla temperatura, dall'adattamento delle celle, dalla distribuzione della corrente, dalla compressione meccanica, dalla gestione termica, dalle impostazioni BMS e dalle perdite del sistema.

Per i progetti che richiedono una cella a sacca NMC ad alta energia, consultare il Specifiche della cella a sacchetto P70A 3,7 V 70 Ah e invia a Misen i tuoi requisiti di tensione, energia, corrente, spazio e temperatura per una valutazione basata sul progetto.

Domande frequenti

Come si calcola il kWh di un pacco batteria a celle a sacchetto?

Moltiplicare la tensione nominale del pacco per la capacità del pacco in Ah per ottenere Wh. Dividere il risultato Wh per 1.000 per ottenere kWh.

Per esempio:

51,8 V × 280 Ah = 14.504 Wh = 14.504 kWh.

Il collegamento delle celle in serie aumenta la capacità Ah?

No. I collegamenti in serie aumentano la tensione. La capacità in Ah resta pari a quella di una cella o di un gruppo parallelo.

Collegare le celle in parallelo aumenta la tensione?

No. Le connessioni parallele aumentano la capacità Ah e contribuiscono alla capacità attuale. La tensione rimane uguale a quella di una cella o di una stringa in serie.

Quante celle ci sono in un pacco batteria 14S4P?

Un pacchetto 14S4P contiene 14 gruppi collegati in serie con quattro celle in ciascun gruppo parallelo:

14 × 4 = 56 celle.

Una batteria 14S P70A è compatibile con ogni sistema da 48 V?

Non automaticamente. Utilizzando i valori di riferimento P70A, un pacco 14S ha una tensione nominale di circa 51,8 V, un calcolo di interruzione della carica consigliato di 60,2 V e un calcolo di fine scarica di 38,5 V nelle condizioni applicabili. L'apparecchiatura collegata deve supportare l'intero raggio operativo.

Quanta corrente continua può fornire una cella P70A?

Le specifiche disponibili indicano una velocità di scarico continua massima di 3°C a 25°C nelle condizioni indicate. Sulla base della classe di capacità 70 Ah utilizzata sul mercato, ciò corrisponde a circa 210 A per cella. I limiti di corrente finali devono seguire le condizioni della scheda tecnica applicabile e la convalida termica a livello di pacchetto.

È possibile collegare in parallelo celle a sacca di capacità diversa?

Non è consigliato per un nuovo pacchetto di produzione. Le celle dovrebbero normalmente utilizzare la stessa chimica e lo stesso modello approvati e dovrebbero essere abbinate per capacità, resistenza, tensione, SOC e condizioni di invecchiamento.

I kWh utilizzabili sono gli stessi kWh di targa?

No. I kWh di targa vengono calcolati in base alla tensione e alla capacità nominali. L'energia utilizzabile dipende dal SOC consentito e dalla finestra di tensione, dalla corrente, dalla temperatura, dall'invecchiamento, dalle impostazioni BMS e dall'efficienza del sistema.

Quanto spazio di rigonfiamento dovrebbe essere consentito per una cella a sacca?

Non esiste una percentuale universale per ogni cella a sacca. La progettazione meccanica deve seguire il precarico della cella selezionata, la tolleranza sullo spessore e i requisiti di rigonfiamento a fine vita. La specifica P70A disponibile indica un coefficiente di rigonfiamento del 6% e un precarico iniziale di 400–500 N.


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