Hoe u een zakcelbatterijpakket kunt berekenen: serie, parallel, spanning, capaciteit en kWh

Het berekenen van een zakcelbatterijpakket begint met een paar eenvoudige formules, maar voor een bruikbaar ontwerp is meer nodig dan het vermenigvuldigen van spanning en capaciteit.

Serieschakelingen bepalen de packspanning. Parallelle verbindingen bepalen de pakketcapaciteit en dragen bij aan de huidige capaciteit. Celchemie, spanningslimieten, ontladingssnelheid, interne weerstand, temperatuur, mechanische compressie en het Battery Management System (BMS) bepalen vervolgens of de berekende configuratie veilig kan werken in de beoogde toepassing.

In deze handleiding wordt uitgelegd hoe u serie- en paralleltellingen, nominale spanning, Ah, Wh en bruikbare kWh kunt berekenen. A de P70A 3,7V 70Ah NMC-buidelcel gebruikt. Als belangrijkste voorbeeld wordt

De berekeningen zijn geschikt voor voorlopige batterijdimensionering. De definitieve module- en pakketontwerpen moeten worden geverifieerd aan de hand van de nieuwste celdatasheet, het volledige belastingsprofiel en de testresultaten op pakketniveau.

Belangrijkste afhaalrestaurants

• In serie geschakelde cellen verhogen de spanning; ze vergroten de Ah-capaciteit niet.

• Parallel aangesloten cellen verhogen de Ah-capaciteit; ze verhogen de spanning niet.

• Pack-energie in Wh is gelijk aan de nominale pack-spanning vermenigvuldigd met pack-capaciteit.

• Verdeel Wh door 1.000 om het resultaat om te zetten in kWh.

• Nominale energie en bruikbare energie zijn niet hetzelfde.

• De continue stroom moet worden gecontroleerd bij de laagste bedrijfsspanning, niet alleen bij nominale spanning.

• Maximale laad- en ontlaadspanningen moeten afkomstig zijn uit het geselecteerde celgegevensblad.

• Zakcellen vereisen celspecifieke mechanische beperking, zwellingstoelage en thermisch ontwerp.

• De definitieve nominale waarden van het gebouwbeheersysteem, de zekeringen, de schakelaars en de geleiders kunnen niet worden geselecteerd op basis van één percentageregel.

1. Definieer eerst de systeemvereisten voor de batterij

Een accupakket moet vanuit de toepassing teruggerekend worden. Voordat u een cel selecteert of de serie- en parallelle configuratie bepaalt, moet u de volgende vereisten definiëren:

• Doel nominale systeemspanning

• Maximaal toegestane ingangsspanning

• Minimale bedrijfsspanning

• Benodigd typeplaatje of bruikbare energie

• Vereiste bedrijfstijd

• Continu vermogen en stroom

• Piekvermogen, piekstroom en piekduur

• Laadvermogen en oplaadtijd

• Beschikbare installatieafmetingen

• Maximaal batterijgewicht

• Bedrijfs- en opslagtemperatuur

• Verwachte levensduur van de cyclus

• Koelmethode

• Toepasselijke certificerings- en transportvereisten

Een systeem dat bijvoorbeeld wordt geadverteerd als '48V', kan zeer verschillende maximum- en minimumspanningen accepteren, afhankelijk van de motorcontroller, omvormer, DC/DC-omzetter of andere aangesloten apparatuur. De geadverteerde systeemspanning alleen is niet voldoende om het juiste aantal series te bepalen.

2. Begrijp de celspecificaties

Bij de berekening moeten de goedgekeurde specificaties van de geselecteerde cel worden gebruikt. De belangrijkste invoergegevens zijn onder meer:

​​Celparameter	Waarom het ertoe doet
Nominale spanning	Gebruikt voor voorlopige pack-spannings- en energieberekeningen
Aanbevolen laadafsluitspanning	Wordt gebruikt om het vermogen van de lader en de maximale normale accuspanning te berekenen
Einde-ontladingsspanning	Wordt gebruikt om de onderste spanningslimiet te evalueren
Nominale of standaardcapaciteit	Bepaalt voorlopige Ah en energie
Continue ontlading	Helpt bij het bepalen van de huidige capaciteit
Piekontlading en duur	Gebruikt voor korte belastingsgebeurtenissen zoals acceleratie of starten van de motor
Interne DC-weerstand	Helpt bij het inschatten van spanningsdaling en weerstandswarmte onder belasting
Laad- en ontlaadtemperatuur	Bepaalt toegestane werking en stroomreductie
Afmetingen en gewicht	Vereist voor module-indeling en berekeningen van de energiedichtheid op pakketniveau
Mechanische voorspanning en zwellingstoeslag	Vereist voor het ontwerp van de zakcelmodule
Testomstandigheden voor de levensduur van de cyclus	Nodig om de levensduurverwachtingen correct te vergelijken

Cellen met dezelfde chemie kunnen nog steeds verschillende spanningslimieten, stroomwaarden en temperatuurbereiken hebben. Pas niet één universele spanningsinstelling toe op elke NMC-, LFP- of LTO-zakjescel.

Misen levert er meerdere chemische eigenschappen en capaciteiten van zakcelbatterijen voor elektrische mobiliteit, AGV's, robotica, industriële apparatuur, maritieme systemen en energieopslagprojecten.

3. Selectie van de celchemie

De chemie heeft invloed op de spanningsberekening, het aantal cellen in serie, de energiedichtheid, het streefdoel voor de levensduur, het vermogen en de thermische strategie.

Chemie	Typische voorlopige nominale spanning	Gemeenschappelijke selectieprioriteit
NMC-zakjescel	Ongeveer 3,6–3,73 V, afhankelijk van de cel	Hoge energiedichtheid en compacte, lichtgewicht batterijsystemen
LiFePO4-zakcel	Gewoonlijk rond de 3,2 V	Levensduur, thermische stabiliteit en industriële of stationaire toepassingen
LTO-buidelcel	Gewoonlijk rond de 2,3–2,4 V	Hoog vermogen, snel opladen, werking bij lage temperaturen en lange levensduur

Dit zijn voorlopige referentiewaarden, geen universele ontwerpinstellingen. Gebruik altijd de nominale spanning, laadlimiet en ontlaadlimiet vermeld in de geselecteerde celspecificatie.

4. Referentiecel: P70A 3,7 V 70 Ah NMC-zakcel

Voor het hoofdrekenvoorbeeld gebruiken we het grote formaat P70A NMC-zakjescel.

Voor eenvoudige voorlopige berekeningen zijn de marktgerichte waarden:

• Nominale spanning: 3,7 V

• Nominale capaciteitsklasse: 70Ah

• Voorlopige nominale energie: 3,7V × 70Ah = 259Wh

• Maximale continue ontladingssnelheid: tot 3C bij 25°C onder de gespecificeerde omstandigheden

• Geschatte stroom die overeenkomt met 3C: 70Ah × 3C = 210A

De gedetailleerde celgegevens bieden specifiekere testomstandigheden:

• Nominale spanning: 3,73V bij 0,33C of 3,70V bij 0,5C

• Standaardcapaciteit: minimaal 68,7Ah bij 0,33C of minimaal 67,8Ah bij 0,5C

• Berekende energie: ongeveer 256,3 Wh gebaseerd op 3,73 V × 68,7 Ah

• Aanbevolen laadafsluitspanning: 4,3 V

• Einde-ontladingsspanning: 2,75 V onder de aangegeven normale temperatuuromstandigheden

• Interne AC-weerstand: niet meer dan 1,2 mΩ onder de gespecificeerde testomstandigheden

• Interne DC-weerstand: niet meer dan 3,0 mΩ onder de gespecificeerde testomstandigheden

De waarden van 3,7 V en 70 Ah maken de basisformules gemakkelijker te volgen. Gebruik voor definitieve technische berekeningen, inkoopspecificaties en prestatiegaranties de toepasselijke datasheetwaarde en testconditie.

5. Hoe serieverbindingen de spanning verhogen

Wanneer cellen in serie zijn verbonden, is de positieve pool van de ene cel of parallelle groep verbonden met de negatieve pool van de volgende.

Serieschakelingen verhogen de spanning, terwijl de Ah-capaciteit onveranderd blijft.

Nominale pakketspanning = Aantal cellen in serie × Nominale celspanning

Gebruik van de marktgerichte P70A-waarden in een 14S-configuratie:

14 × 3,7 V = 51,8 V nominaal

Een 14S1P-pakket heeft daarom:

• Nominale spanning: 51,8 V

• Capaciteit: 70Ah

• Totaal aantal cellen: 14

Bovendien moet het volledige spanningsbereik worden gecontroleerd.

Gebruik van de aanbevolen P70A-laadafsluitspanning:

14 × 4,3V = 60,2V

Met behulp van de aangegeven 2,75V-eindontladingsspanning:

14 × 2,75V = 38,5V

Het voorlopige spanningsbereik bedraagt ​​daarom ongeveer 38,5 V tot 60,2 V onder de toepasselijke omstandigheden.

Een 14S NMC-batterij kan op de markt worden gebracht als een systeem van de 48V-klasse, maar dat maakt hem niet automatisch compatibel met elke 48V-controller of omvormer. Alle aangesloten apparatuur moet worden gecontroleerd aan de hand van het volledige accuspanningsbereik.

Voor een meer gedetailleerde uitleg, zie NMC-zakcelspanning: limieten en BMS-instellingen.

6. Hoe parallelle verbindingen de capaciteit vergroten

Wanneer cellen parallel worden aangesloten, zijn alle positieve aansluitingen met elkaar verbonden en zijn alle negatieve aansluitingen met elkaar verbonden.

Parallelle verbindingen vergroten de Ah-capaciteit, terwijl de spanning gelijk blijft aan één cel of één seriegroep.

Pack-capaciteit = Aantal cellen parallel × Celcapaciteit

Vier P70A-cellen parallel gebruiken:

4 × 70Ah = 280Ah

Een 4P-groep heeft dus:

• Nominale spanning: 3,7 V

• Capaciteit: 280Ah

• Totaal aantal cellen: 4

Parallelle verbindingen kunnen ook de stroomcapaciteit vergroten. Voor voorlopige maatvoering:

Stroomcapaciteit voor parallelle groepen ≈ Aantal parallelle cellen × Goedgekeurde eencellige stroom

Als één P70A-cel van de 70Ah-klasse ongeveer 210 A bij 3 ° C ondersteunt onder de gespecificeerde testomstandigheden, heeft een parallelle groep met vier cellen een theoretisch stroomvermogen op celniveau van ongeveer 840 A.

Dit is echter niet automatisch de veilige pakstroom.

De eindstroomlimiet wordt bepaald door de laagste goedgekeurde limiet onder:

• Cellen

• Celtabbladen

• Busbars of flexibele connectoren

• Gelaste of boutverbindingen

• GBS

• Contactoren

• Zekeringen

• Kabels en connectoren

• Koelsysteem

• Toegestane temperatuurstijging

Het parallelle stroom delen is ook afhankelijk van de celweerstand, verbindingsweerstand, railsymmetrie, temperatuur en celmatching. Een theoretische vermenigvuldiging moet altijd worden gevolgd door elektrische en thermische validatie.

7. Een serie-parallelpakket berekenen

Een 14S4P-configuratie bevat 14 in serie geschakelde groepen, waarbij binnen elke groep vier cellen parallel zijn aangesloten.

Het totale celgetal is:

Totaal aantal cellen = serietelling x parallelle telling

14 × 4 = 56 cellen

Voor het P70A-voorbeeld:

• Aantal series: 14

• Paralleltelling: 4

• Totaal aantal cellen: 56

• Nominale pakketspanning: 51,8 V

• Verpakkingscapaciteit: 280Ah

De term '14S4P' moet worden ondersteund door een elektrisch schema dat de parallelle groepen, BMS-detectiepunten, hoofdstroompad en beveiligingsapparatuur toont. Vertrouw niet alleen op de geschreven configuratienaam bij het beoordelen van een leverancierstekening.

Sommige batterijsystemen maken gebruik van afzonderlijk beschermde seriereeksen die parallel zijn aangesloten op pakketniveau. Deze opstelling kan redundantie bieden, maar vereist een zorgvuldige coördinatie tussen GBS-eenheden, contactors, zekeringen en communicatiesystemen. De juiste topologie is afhankelijk van de eisen op het gebied van veiligheid, service en foutisolatie van het project.

8. Hoe bereken je Wh en kWh

Batterij-energie wordt normaal gesproken uitgedrukt in wattuur of kilowattuur.

Pack-energie (Wh) = Nominale pack-spanning × Pack-capaciteit

Hetzelfde resultaat kan rechtstreeks worden berekend op basis van het aantal cellen:

Pack-energie (Wh) = S × P × Nominale celspanning × Celcapaciteit

Voor het 14S4P P70A-voorbeeld:

• Nominale pakketspanning: 51,8 V

• Verpakkingscapaciteit: 280Ah

51,8 V × 280 Ah = 14.504 Wh

Wh omrekenen naar kWh:

14.504 Wh ÷ 1.000 = 14,504 kWh

De voorlopige nominale energie is daarom ongeveer:

14,50 kWh

Gebruikmakend van de meer conservatieve datasheet-testwaarden van 3,73 V en 68,7 Ah:

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

Het verschil illustreert waarom een ​​marktgerichte capaciteitsklasse en een op datasheets geteste minimumcapaciteit niet als identiek mogen worden behandeld. Gebruik voor gegarandeerde pakketprestaties de toepasselijke specificatiewaarde.

U kunt meer leren over het verschil tussen energie op celniveau en energie op pakketniveau in Energiedichtheid van zakjescel uitgelegd: Wh/kg, Wh/L en bruikbare verpakkingsenergie.

9. Snelle berekeningstabel voor P70A-pakketten

De volgende waarden gebruiken 3,7 V en 70 Ah voor voorlopige dimensionering.

Configuratie	Aantal cellen	Nominale spanning	Capaciteit	Energie op typeplaatje	Geschatte energie bij een bruikbaar SOC-venster van 80%
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

Deze waarden zijn voorlopig. De daadwerkelijk leverbare energie is afhankelijk van het goedgekeurde spanningsvenster, de belastingsstroom, de temperatuur, celveroudering, GBS-instellingen en systeemverliezen.

10. Typeplaatje energie versus bruikbare energie

De energie op het typeplaatje wordt berekend op basis van de nominale spanning en capaciteit. Bruikbare energie is de hoeveelheid waartoe de applicatie toegang heeft binnen het geselecteerde werkingsvenster.

Voor een vroege schatting:

Bruikbare energie ≈ Nominale energie × Bruikbaar SOC-venster

Als een 14S4P P70A-pakket 14,50 kWh aan voorlopige nominale energie heeft en werkt via een SOC-venster van 80%:

14,50 kWh × 0,80 = ongeveer 11,60 kWh

Dit is een schatting, geen gegarandeerde output.

De daadwerkelijk bruikbare energie wordt beïnvloed door:

• Celontladingscurve

• Laad- en ontlaadlimieten

• Ontladingssnelheid

• Spanning zakt

• Omgevings- en celtemperatuur

• Variatie van cel tot cel

• Staat van gezondheid

• BMS-afsluitstrategie

• Kabel- en contactorverliezen

• DC/DC-converter, motorcontroller of inverterefficiëntie

Als er tegen het einde van de levensduur van de batterij nog steeds bruikbare energie moet worden opgewekt, kan bij een vroege dimensionering ook rekening worden gehouden met de capaciteitsdoelstelling aan het einde van de levensduur en de conversie-efficiëntie:

Vereiste nominale energie ≈ Doelbare bruikbare energie ÷ (bruikbaar SOC-venster × capaciteitsfractie aan het einde van de levensduur × systeemefficiëntie)

Deze formule is nuttig voor voorlopige dimensionering. De uiteindelijke prestaties moeten worden gevalideerd op basis van celontladingsgegevens en tests op pakketniveau.

11. Bereken stroom uit vermogen

Ontwerpers van accupakketten beginnen vaak met een vereiste vermogenswaarde in kW in plaats van een stroomwaarde in ampère.

De relatie is:

Vermogen = spanning x stroom

Daarom:

Stroom = Vermogen ÷ Spanning

Voor een belasting van 10 kW bij de nominale spanning van een 14S P70A-pakket:

10.000 W ÷ 51,8 V = ongeveer 193 A

Als de controller 10 kW probeert te behouden terwijl de accuspanning daalt tot 38,5 V:

10.000 W ÷ 38,5 V = ongeveer 260 A

Dit laat zien waarom de stroom niet alleen bij nominale spanning moet worden berekend. Bij belastingen met constant vermogen stijgt de stroom naarmate de batterijspanning daalt.

De cellen, GBS, rails, contactors, zekeringen en kabels moeten worden beoordeeld op de slechtst relevante combinatie van spanning, vermogen, temperatuur en duur.

12. Spanningsdaling en warmteontwikkeling

De celspanning onder belasting is lager dan de ontspannen nullastspanning. Een vereenvoudigde schatting van de spanningsdaling is:

Spanningsdaling ≈ Stroom × DC-weerstand

Echte pack-resistentie omvat meer dan celresistentie. Het omvat ook:

• Tabbladen

• Busbaren

• Gewrichten

• Zekeringen

• Contactoren

• Kabels

• Connectoren

• Parallelle verschillen in stroomverdeling

Een vereenvoudigde schatting van weerstandswarmte is:

Vermogensverlies ≈ Stroom² × Weerstand

Warmte stijgt daarom ongeveer met het kwadraat van de stroom in een vereenvoudigd weerstandsmodel, en niet exponentieel. De daadwerkelijke warmteontwikkeling en temperatuurstijging zijn ook afhankelijk van de SOC, celtemperatuur, weerstandsveranderingen, koelomstandigheden en inschakelduur.

ACIR gemeten bij 1 kHz mag niet automatisch worden gebruikt om de doorzakking van de belastingsspanning te voorspellen. DCIR gemeten onder een gedefinieerde belastingsconditie is over het algemeen relevanter voor voorlopige berekeningen van spanningsdaling en warmte.

13. Celmatching en parallelle stroomdeling

Wiskundige berekeningen gaan ervan uit dat elke cel identiek presteert. Echte cellen hebben verschillen in capaciteit, interne weerstand, nullastspanning, zelfontlading en veroudering.

Cellen bedoeld voor één pakket moeten normaal gesproken worden gecombineerd met:

• Chemie en model

• Productiebatch waar praktisch mogelijk

• Capaciteit

• AC- en DC-weerstand

• Open circuit spanning

• Staat van lading

• Zelfontlading

• Leeftijd en gebruiksgeschiedenis

Cellen met aanzienlijk verschillende SOC-niveaus mogen niet direct parallel worden aangesloten. Het spanningsverschil kan een hoge egalisatiestroom veroorzaken, voornamelijk beperkt door cel- en verbindingsweerstand.

Cellen met verschillende capaciteit verdelen de stroom niet automatisch op basis van de capaciteit. De stroomverdeling wordt sterk beïnvloed door interne weerstand, verbindingsweerstand, temperatuur en railindeling. Voor een nieuw productiepakket verdient het gebruik van gematchte cellen van hetzelfde goedgekeurde model de voorkeur.

Een BMS-balanceringscircuit kan grote verschillen in capaciteit of weerstand in een zakcelpakket met hoge capaciteit niet snel compenseren. Celindeling blijft belangrijk vóór montage.

14. Mechanisch ontwerp voor buidelcellen

Buidelcellen hebben geen stijf metalen blikje. De modulestructuur moet de celexpansie beheersen, uniforme ondersteuning bieden, de laminaatfilm beschermen en een betrouwbaar thermisch contact behouden.

Er is geen universele zwellingstoeslag of voorbelastingsdruk die op elke pouchcel kan worden toegepast.

Voor de P70A geeft de beschikbare specificatie het volgende aan:

• Initiële voorspanning: 400–500N

• Gespecificeerde zwelcoëfficiënt: 6%

• Langdurig gebruik zonder mechanische beperking is niet toegestaan

• De druk moet gelijkmatig over het celoppervlak worden verdeeld

Deze waarden zijn van toepassing op de P70A en mogen niet automatisch worden gekopieerd naar een ander pouch-celmodel.

Bij het moduleontwerp moet rekening worden gehouden met:

• Eindplaten en framestijfheid

• Voorlaadmethode

• Compressie- of zwelpads

• Tolerantie celdikte

• Uitbreiding aan het einde van de levensduur

• Elektrische isolatie

• Tab- en afdichtingsbescherming

• Koeloppervlakcontact

• Productie- en servicetoleranties

Voor meer informatie, zie Waarom zakjescellen compressie vereisen bij het ontwerpen van batterijpakketten.

15. Thermisch beheer

Koelvereisten kunnen niet alleen uit C-rate worden geselecteerd. Een 1C-systeem in een dicht opeengepakte behuizing kan te maken krijgen met moeilijkere thermische omstandigheden dan een systeem met een hogere stroomsterkte, met korte bedrijfscycli en een effectieve koelstructuur.

Bij een thermisch ontwerp moet rekening worden gehouden met:

• Cel DC-weerstand

• Continue stroom

• Piekstroom en duur

• Laadstroom

• Module-geometrie

• Celafstand

• Richting warmteoverdracht

• Omgevingstemperatuur

• Maximaal toegestane celtemperatuur

• Maximaal cel-tot-cel temperatuurverschil

• Storingen in het koelsysteem

Mogelijke strategieën zijn onder meer natuurlijke convectie, geforceerde lucht, geleidende koelplaten en vloeistofkoeling. De juiste oplossing moet worden geselecteerd uit een warmteopwekkingsmodel en worden bevestigd door temperatuurtesten op paneelniveau.

Temperatuursensoren moeten op representatieve locaties worden geplaatst, inclusief waarschijnlijke hotspots en gebieden waar verbindingsweerstand extra warmte kan veroorzaken.

16. GBS en elektrische beveiliging

Het BMS moet het exacte aantal series en het goedgekeurde celspanningsbereik ondersteunen. Voor een 14S-pakket moet het BMS 14 in serie geschakelde celgroepen bewaken.

BMS-selectie moet rekening houden met:

• Celchemie

• Aantal series

• Normaal laadspanningsdoel

• Drempel voor overspanningsbeveiliging

• Drempel voor onderspanningsbeveiliging

• Continue stroom

• Piekstroom en duur

• Detectie van kortsluiting

• Laad- en ontlaadtemperatuur

• Sensorhoeveelheid en plaatsing

• Balancerende strategie

• Nauwkeurigheid van spannings- en stroommetingen

• Schakelaarbesturing

• Foutregistratie en herstel

De BMS-overspanningsdrempel is een noodbeschermingsinstelling en niet het normale doel van de lader. De lader moet de spanning en stroom correct regelen, zonder afhankelijk te zijn van routinematige ontkoppeling van het BMS.

Er bestaat ook geen universele regel dat elk gebouwbeheersysteem, schakelaar of zekering een nominaal vermogen van exact 125% van de verwachte stroom moet hebben. De juiste ontwerpmarge is afhankelijk van het onderdeel, de temperatuur, de inschakelduur, de levensduur en de toepasselijke norm.

Bij de selectie van zekeringen moet rekening worden gehouden met:

• Continue belastingsstroom

• Kabel- en railbescherming

• Nominale DC-spanning

• Maximaal beschikbare foutstroom

• DC-onderbrekingsclassificatie

• Tijd-stroomcurve

• Geen prestaties

• Coördinatie met het GBS en contactors

Voor hoogspannings- of hoogvermogensystemen kunnen ook hoofdschakelaars, voorlaadcircuits, serviceonderbrekingen, isolatiebewaking en gecoördineerde foutisolatie nodig zijn.

17. Een praktische workflow voor het berekenen van accu's

Een betrouwbare voorlopige berekening kan deze volgorde volgen:

1. Definieer het volledige spanningsbereik van de apparatuur.

2. Definieer de benodigde bruikbare energie, continu vermogen en piekbelasting.

3. Selecteer de celchemie en het celmodel.

4. Gebruik de goedgekeurde celspanningslimieten en capaciteitstestomstandigheden.

5. Bereken het aantal series op basis van het vereiste spanningsbereik.

6. Bereken de parallelle telling op basis van zowel de energie- als de huidige vereisten.

7. Bereken het totale aantal cellen, nominale spanning, Ah, Wh en kWh.

8. Schat de bruikbare energie binnen het beoogde SOC-venster.

9. Controleer de stroombehoefte bij de laagste bedrijfsspanning.

10. Controleer spanningsdaling, warmteontwikkeling en stroomdeling.

11. Selecteer het GBS, geleiders, schakelaars en beveiligingsapparaten.

12. Ontwerp de mechanische beveiligings-, isolatie- en koelstructuur.

13. Bouw en test een prototype onder de beoogde belasting- en temperatuuromstandigheden.

14. Voltooi de vereiste veiligheids-, transport- en toepassingscertificering.

Een spreadsheet kan de eerste berekening opleveren, maar er zijn tests nodig om het uiteindelijke batterijsysteem te bevestigen.

18. Informatie die moet worden verstrekt bij het aanvragen van een buidelceloplossing

Om een ​​zakcel- of aangepast batterijproject te evalueren, moet u zoveel mogelijk van de volgende informatie verstrekken:

• Sollicitatie

• Doel nominale spanning

• Maximale en minimale systeemspanning

• Benodigde bruikbare energie of bedrijfstijd

• Continu vermogen of stroom

• Piekvermogen/stroom en duur

• Laadtijd of laadstroom

• Maximale afmetingen

• Maximaal gewicht

• Bedrijfstemperatuur

• Verwachte levensduur van de cyclus

• Koelmethode

• BMS-communicatievereisten

• Certificeringsvereisten

• Prototype en jaarlijkse bestelhoeveelheid

Misen ondersteunt celselectie, beoordeling, moduleconfiguratie en ontwikkeling van op maat gemaakte batterijoplossingen voor elektrische mobiliteit, AGV's, robotica, industriële apparatuur, maritieme systemen en energieopslagtoepassingen.

Conclusie

De basisformules voor batterijpakketten zijn eenvoudig:

Nominale pakketspanning = serietelling × nominale celspanning

Pack-capaciteit = Parallelle telling × Celcapaciteit

Pack-energie (Wh) = Pack-spanning × Pack-capaciteit

Pack-energie (kWh) = Pack-energie in Wh ÷ 1.000

Met een 3,7V 70Ah P70A-cel als voorlopig voorbeeld biedt een 14S4P-configuratie:

• 51,8V nominale spanning

• 280Ah nominale capaciteit

• 14,50 kWh voorlopige nominale energie

• Ongeveer 11,60 kWh bij een verondersteld bruikbaar SOC-venster van 80%

Deze cijfers zijn slechts het begin van het ontwerpproces. De uiteindelijke prestaties zijn afhankelijk van spanningslimieten, ontladingsomstandigheden, temperatuur, celmatching, stroomverdeling, mechanische compressie, thermisch beheer, GBS-instellingen en systeemverliezen.

Voor projecten die een NMC-buidelcel met hoge energie vereisen, raadpleegt u de P70A 3,7V 70Ah zakcelspecificaties en stuur Misen uw spannings-, energie-, stroom-, ruimte- en temperatuurvereisten voor een projectmatige evaluatie.

Veelgestelde vragen

Hoe bereken je de kWh van een buidelcelbatterijpakket?

Vermenigvuldig de nominale pack-spanning met de pack-capaciteit in Ah om Wh te verkrijgen. Verdeel het Wh-resultaat door 1.000 om kWh te verkrijgen.

Bijvoorbeeld:

51,8 V × 280 Ah = 14.504 Wh = 14,504 kWh.

Verhoogt het in serie schakelen van cellen de Ah-capaciteit?

Nee. Serieschakelingen verhogen de spanning. De Ah-capaciteit blijft gelijk aan één cel of één parallelle groep.

Verhoogt het parallel verbinden van cellen de spanning?

Nee. Parallelle verbindingen vergroten de Ah-capaciteit en dragen bij aan de stroomcapaciteit. De spanning blijft gelijk aan één cel of seriereeks.

Hoeveel cellen zitten er in een 14S4P-batterijpakket?

Een 14S4P-pakket bevat 14 in serie geschakelde groepen met vier cellen in elke parallelle groep:

14 × 4 = 56 cellen.

Is een 14S P70A-batterij compatibel met elk 48V-systeem?

Niet automatisch. Met behulp van de P70A-referentiewaarden heeft een 14S-pakket een nominale spanning van ongeveer 51,8 V, een aanbevolen berekening van de laadafsluiting van 60,2 V en een berekening van het einde van de ontlading van 38,5 V onder de toepasselijke omstandigheden. De aangesloten apparatuur moet het volledige werkingsbereik ondersteunen.

Hoeveel continue stroom kan een P70A-cel leveren?

De beschikbare specificatie vermeldt een maximale continue ontladingssnelheid van 3C bij 25°C onder de aangegeven omstandigheden. Gebaseerd op de marktgerichte capaciteitsklasse van 70 Ah, komt dit overeen met ongeveer 210 A per cel. Eindstroomlimieten moeten voldoen aan de toepasselijke gegevensbladvoorwaarden en thermische validatie op pakketniveau.

Kunnen buidelcellen met verschillende capaciteit parallel worden aangesloten?

Het wordt niet aanbevolen voor een nieuw productiepakket. Cellen moeten normaal gesproken dezelfde goedgekeurde chemie en hetzelfde model gebruiken en moeten op elkaar zijn afgestemd wat betreft capaciteit, weerstand, spanning, SOC en verouderingsconditie.

Is de bruikbare kWh hetzelfde als het typeplaatje kWh?

Nee. Typeplaatje kWh wordt berekend op basis van nominale spanning en capaciteit. Bruikbare energie is afhankelijk van het toegestane SOC- en spanningsvenster, stroom, temperatuur, veroudering, GBS-instellingen en systeemefficiëntie.

Hoeveel zwelruimte moet er zijn voor een buidelcel?

Er is geen universeel percentage voor elke buidelcel. Het mechanische ontwerp moet de vereisten voor voorbelasting, diktetolerantie en zwelling bij het einde van de levensduur van de geselecteerde cel volgen. De beschikbare P70A-specificatie geeft een zwelcoëfficiënt van 6% en een initiële voorbelasting van 400–500N aan.