Serija Versus Parallel Battery Connection: Techninis ir pirkimo vadovas 2026 m

Iš tikrųjų negerai niekada nėra laidų

Laidai yra lengviausia dalis. Teigiamas į neigiamą padidina įtampą, teigiamas į teigiamą padidina pajėgumą, o bet kuris jūsų grindų elektrikas gali tinkamai atlikti bet kurį susitarimą iš pirmo bandymo. Dėl to, kad serijinis ir lygiagretus akumuliatoriaus prijungimo sprendimas lemia varomąją galią, yra tas, kad abu keliai gali tiekti tas pačias kilovatvalandes popieriuje, o skirtumas tarp jų nepastebimas paleidimo metu. Jis pasirodo kažkur antrus ar trečius metus kaip nepaaiškinamas naudojimo trukmės praradimas, pakuotė, kuri sensta greičiau nei jos broliai ir seserys, arba BMS, kuri pradeda sugesti pagal darbo ciklą, su kuriuo jis puikiai elgėsi, kai parkas buvo naujas.

Tas vėlavimas yra visa problema. Pasireiškus simptomams, topologija suvirinama į įrangą, nupjaunami kabeliai, nuperkami įkrovikliai, o sprendimo atšaukimas kainuoja{1}}visą parką. Taigi naudingas klausimas yra ne tai, kuri konfigūracija padidina įtampą, o kuri padidina talpą. Tai, kokia konfigūracija jūsų įranga, pamainų schema ir techninės priežiūros galimybės vis dar gali veikti po trijų tūkstančių ciklų.

Penki besikeičiantys matmenys ir tik penki

Prieš einant bet kur, kas naudinga, verta suspausti standartinį paaiškinimą į tai, ką galite vieną kartą nuskaityti ir nustoti skaityti. Viskas, kas keičiasi serijiniu ir lygiagrečiu akumuliatoriaus prijungimu, patenka į penkias dimensijas.

Bendra turima energija yra identiška tam pačiam pakuočių skaičiui, todėl vien aritmetika niekada nepasakys, ką daryti. Paskutinės dvi eilutės yra tos, kuriose sprendimas iš tikrųjų galioja, ir tai yra dvi eilutės, kurias vartotojai,-sulaukę lyginant baterijų serijas ir lygiagrečiuosius laidus, linkę{2}}pralenkti. Ląstelių skaičius ir chemija nustato visa kita: 48 V LiFePO4 platforma nusileidžia nuo penkiolikos iki šešiolikos ląstelių serijos, o tai verta žinoti prieš pradedant samprotauti, kiek pakelių yra aplink tą eilutę. Jei vis dar taisote pačią įtampos platformą, pasirinktinio paketo įtampos ir talpos tikslai yra sprendimas prieš srovę.

Kodėl didesnė įtampa paprastai laimi varomąją galią

Medžiagų krovimo ir pramoninių transporto priemonių atveju serijos{0}}svertinis atsakymas dažniausiai yra teisingas, o priežastis yra laidumo praradimas, o ne akumuliatoriaus problema.

Toliau pateikta aritmetika yra išvesta iš dviejų ryšių, o ne matuojama bandymų stende, todėl prielaidos yra svarbios: ji laiko srovę ir tiekiamą galią kaip fiksuotus dydžius, laido ir išjungimo varžą laiko pastovia ir nepaiso antrosios -eilės temperatūros poveikio varžai. Tuo remiantis, galia, gaunama iš įtampos ir srovės, reiškia, kad 9,6 kW galia, esant 48 V, traukia maždaug 200 A, o ta pati 9,6 kW esant 24 V įtampai – maždaug 400 A. Laidumo nuostoliai keičiasi su srovės kvadratu, todėl padvigubinus srovę tai pačiai tiekiamai galiai, nuostoliai kiekviename laidininke, antgalyje, kontaktoriuje ir saugiklio laikiklyje tarp bloko ir variklio maždaug keturis kartus padidėja. Perkelkite tą pačią apkrovą nuo 48 V iki 80 V platformos ir srovė sumažės maždaug 40 proc., todėl laidininko nuostoliai sumažėja maždaug dviem trečdaliais. Ta energija nedingsta. Jis tampa šiluma ties galūnėmis, būtent ten, kur gyvena jungties varža ir laikui bėgant ji auga.

Praktinės pasekmės yra nespalvingos ir brangios. Sunkesni laidininkai kainuoja daugiau, sveria daugiau ir juos sunkiau pravesti per akumuliatoriaus skyrių, kurio matmenys yra aplink švino{1}}rūgščią plytą. Didesnę srovę perjungiantys kontaktoriai greičiau susidėvi. Įtampos kritimas esant didžiausiai apkrovai tiesiogiai veikia našumą: sunkvežimyje su atsvaru, reikšmingas įtampos kritimas sunkvežimio kėlimo metu virsta lėtesniu kėlimu, kurį operatorius patiria, nes sunkvežimis jaučiasi pavargęs dar ilgai, kol kas nors užregistruoja gedimą. Tai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios serijinė ir lygiagreti akumuliatoriaus jungtis šakiniams krautuvams ir AGV sistemoms linkusi nukreipti į serijinę pusę vienoda energija. Taip pat dėl ​​to48V ir 80V platformos už mūsų elektrinio krautuvo akumuliatoriųyra pastatyti aplink ilgas eilutes, o ne plačias lygiagrečias juostas.

Žinoma, yra riba. Serijinės stygos yra apribotos dėl to, kam yra skirtas įrangos valdiklis, kontaktoriai ir izoliacijos sistema, saugos režimas, taikomas viršijant tam tikras nuolatinės srovės įtampas, ir tai, kad viena eilutė reiškia vieną gedimo tašką. Tai veda prie klausimo, kurio niekas šioje erdvėje neatsako tiesiai.

Klausimas, į kurį niekas neatsako: kiek pakuočių galite lygiagrečiai?

Paklauskite tiekėjo ir paprastai gausite skaičių, keturis, kartais aštuonis, be paaiškinimo. Šis skaičius vienu metu atlieka du darbus: tai iš dalies yra inžinerinis limitas ir iš dalies garantijos riba. Laikydami ją kaip fiziką, kai tai yra politika, arba kaip politiką, kai tai yra fizika, laivynai atsiduria bankuose, kurie niekada neveiks.

Pradėkite išvalydami painiavą, kuri atsiranda beveik kiekviename šios temos straipsnyje. Skaičiai, kuriuos plačiai nurodo elementų tiekėjai kaip poravimo kriterijus, įtampos skirtumas 10 mV, vidinės varžos skirtumas 5 mΩ, talpos skirtumas 20 mAh, apibūdinaląstelių rūšiavimas gamybos linijojepasirenkant, kurios ląstelės patenka į vieną pakuotę. Jie nėra lauko slenkstis, norint sujungti du gatavus paketus, o užbaigtas paketas po savaitės eksploatavimo niekada nebus 10 mV atstumu nuo kito. Gamybos tolerancijos taikymas paleidimo užduočiai yra priežastis, kodėl kai kurie laivynai daro klaidingą išvadą, kad lygiagretumas neįmanomas.

Lauko riba nėra konstanta. Jis apskaičiuojamas, o skaičiavimas yra pakankamai trumpas, kad jį būtų galima atlikti iškarpinėje.

Įsijungimo srovė prijungimo momentu yra lygi įtampos skirtumui tarp įeinančios eilutės ir magistralės, padalijus iš bendros kilpos varžos. Kadangi bendras pasipriešinimas mažėja, kai pridedama daugiau eilučių, blogiausias atvejis blogėja kiekvieną kartą pridėjus paketą, todėl įvertinimai turi būti tikrinami pagal blogiausią atvejį, o ne dviejų{1}}paketų atvejį (Orion BMS).

Dviems 48 V 300 Ah paketams atlikta skaičiai: tarkime, kad kiekvienoje pakuotėje yra maždaug 15 mΩ vidinė varža ir 5 mΩ kabeliuose ir galuose, suteikdami apie 35 mΩ aplink kilpą. Jei privalomas apribojimas būtų kontaktorius, tarkime, 300 A įsijungimo nominalus, leistinas įtampos skirtumas būtų apie 10 V, o tai yra nenaudingas leistinas atsakymas. Vietoj to beveik visada ribojamas akumuliatorius: uždenkite abipusį įkrovimą esant 0,2 C arba 60 A 300 Ah paketui, o leistinas skirtumas sumažėja iki maždaug 2 V. Atminkite, kad 0,2 C yra konservatyvus pradinis taškas, o ne konstanta, taip pat 15 mΩ yra kambario temperatūros įvertinimas. Skaičius, kurį iš tikrųjų turėtumėte naudoti, gaunamas iš elementų gamintojo didžiausio įkrovimo greičio esant jūsų pakuotės darbinei temperatūrai, ir jis pasislenka, kai keičiasi pakuotės dydis, eina kabelis arba pasikeičia kontaktorius.

Tai suteikia jums kažką naudingesnio nei slenkstis. Kitą kartą tiekėjui pateikus lygiagrečią ribą, galite paklausti, kuris iš šių dviejų apribojimų jį sukėlė ir kokią vidinę varžą, kontaktoriaus įvertinimą ir įkrovos{1}}ribą jie nustatė. Skaičius, gautas iš aukščiau pateikto skaičiavimo, gali būti apgintas. Skaičius, kurio negalima atsekti nė vienu apribojimu, yra garantijos riba dėvint inžinerinį kostiumą.

Dar dvi ribos yra už aritmetikos. Cirkuliacinė srovė, ty srovė, tekanti tarp paketų, o ne į apkrovą, kurią lemia įkrovos būsenos, temperatūros, vidinės varžos ir amžiaus skirtumai, sunkiais atvejais gali viršyti apsaugos įtaisų, skirtų tik apkrovos srovei, nominalus, o DC{1}}pusės trumpas plačiame bloke yra tiekiamas kiekviena styga iš karto. Be to, plačiai lygiagrečiai sistemai reikalingas daugiasluoksnis valdymas: ląstelės-lygio BMS kiekvienoje pakuotėje, koordinuojantis sluoksnis virš jo ir priežiūros funkcija, nusprendžianti, kurios eilutės dalyvauja. Nė vienas iš jų nėra modifikuojamas, kai bankas jau elgiasi netinkamai.

Vienas standartinio kadravimo pataisymas, nes jis keičia matematinį dydį: lygiagretavimas patikimai neprideda talpos aritmetine prasme. Naudojamą talpą riboja tai, kuri eilutė pirmą kartą pasiekia įkrovimo arba iškrovimo ribą, todėl kiekvienas neatitikimo vienetas iš karto atsiranda dėl efektyvaus sistemos pajėgumo. Keturios lygiagrečios pakuotės suteikia jums mažiau nei keturias panaudotos energijos pakuotes, o skirtumas didėja su amžiumi.

Elgesys po visu tuo yra išmatuojamas, o ne paslaptingas. Karšto-sukeitimo cirkuliacinė srovė lygiagrečioje ličio sistemoje buvo modeliuojama naudojant neuroninio-tinklo metodus ir eksperimentiškai patvirtinta maždaug šešių procentų išmatuotų verčių (MDPIElektronika), o dabartinė-bendrinimo dinamika lygiagrečiai-prijungtuose paketuose yra išsamiai apibūdinta valdymo literatūroje (arXiv preprint 2211.04961). Taip pat atminkite, kad aktyvus balansavimas reikalingas tik nuosekliai{1}}prijungtai sistemos daliai. Tiesiogiai lygiagrečios ląstelės išsilygina per savo ryšį, todėlląstelių balansavimo elgesysir tarp stygų cirkuliuojanti srovė yra dvi atskiros problemos, kurios aptariamos kaip viena.

Tai, ko aukščiau pateiktas skaičiavimas negali suteikti, yra pasipriešinimo vertes, kurias reikia įtraukti į jį. Vidinis pasipriešinimas skiriasi priklausomai nuo langelio formato, amžiaus ir temperatūros, o duomenų lape pateiktas skaičius yra naujas-ląstelių skaičius 25 laipsnių kampu. Mes laikome išmatuotas atsparumo kreives formatams, su kuriais kuriame, ir jų suderinimas su konkrečiu darbo ciklu yra dalis, kuri vyksta pokalbyje, o ne iškarpinėje.

Kai viena styga įveikia bet kokį lygiagretų dizainą

Prieš platesnį banką ginčysime dažniau, nei tikisi klientai, todėl verta surašyti poziciją.

Numatytoji pirmenybė baterijų sistemų inžinerijoje yra vienos serijos eilutė, kur tai leidžia programa. Tai mažiausios-kainos konfigūracija, ją lengviausia valdyti ir ji pašalina visą aukščiau aprašytų eilučių problemų kategoriją. Kelios lygiagrečios eilutės yra pateisinamos siauromis aplinkybėmis: kai atleidimas yra griežtas reikalavimas, nes negalima leisti įrangai sustoti; kai reikia karštojo -keitimo galimybės, pvz., atliekant nepertraukiamas ar nuolat{5}}pilotuojamas operacijas; ir kai vieninteliai galimi langeliai reikiamu formatu yra iš anksto-surinkti į eilutes, kurių negalima lygiagrečiai langelio lygiu.

Išimtis, kuri dažniausiai klaidingai vertinama, yra pirmoji. Atleidimas dažnai numanomas, o ne nurodomas. Parko vadovas mano, kad sunkvežimio sustojimas viduryje -pamainos yra nepriimtinas, ir daro išvadą, kad reikia atleisti iš darbo. Tačiau lygiagretusis bankas atleidžia tik tuo atveju, jei sistema gali aptikti sugedusią eilutę, ją izoliuoti ir toliau veikti sumažintu pajėgumu, o tai yra kontrolės, o ne laidų reikalavimas. Lygiagretus laidų paketas be šios galimybės yra sudėtingesnis už lygiagrečią-sunkią pramoninę seriją, palyginti su lygiagrečia akumuliatoriaus jungtimi, ir nėra jokios galimybės. Išskyrus šiuos atvejus, platus bankas paprastai yra pakuotės apribojimo sprendimas, o ne dizaino pasirinkimas, ir tai turėtų būti pripažinta.

Taip pat yra tylios išlaidos, kurios retai skaičiuojamos. Kiekvienas papildomas nutraukimas padidina pasipriešinimą, o bankas, sukurtas iš daugybės paketų, greitai padaugina nutraukimus: vien keturių-ląstelių išdėstymas turi aštuonias kontaktines sąsajas, kurių kiekviena prisideda prie pasipriešinimo ir kiekviena gali būti degraduojama (Baterijos universitetas BU-302). Padidinkite šią logiką iki šešiolikos{1}}paketų banko ir ryšio biudžetas nustos būti apvalinimo klaida. Mūsų vidinis užbaigto motyvo{3}}galios bloko tikslas yra mažesnis nei 50 mΩ bendras atsparumas, o atskiros jungtys yra 0,5–2 mΩ diapazone, o dėl plačių lygiagrečių blokų tą taikinį laikyti vis sunkiau.

Metų{0}}Dvi problemos

Viskas, kas išdėstyta pirmiau, daroma prielaida, kad pakuotės yra nuoseklios. Jie yra pristatymo metu. Dalis, kurios beveik niekas neužrašo, yra tai, kas atsitiks po to.

Paketai, kurie palieka gerai-kontroliuojamą gamybos liniją, atitinkančią griežtus leistinus nuokrypius, eksploatacijos metu nukrypsta viena nuo kitos ir pakanka maždaug vienerių metų, kad sklaida taptų aktuali. Aplinkos temperatūra skiriasi priklausomai nuo to, kur stovi sunkvežimis. Darbo ciklai skiriasi priklausomai nuo to, kuris operatorius pasirenka kokią transporto priemonę. Apmokestinimo galimybė priklauso nuo pamainos. Rezultatas yra bankas, kurio stygos nebėra toje pačioje įkrovimo būsenoje arba tos pačios vidinės varžos, sujungtos labai mažu-atsparumo keliu, o tai yra tiksli sąlyga, užtikrinanti ilgalaikį abipusį įkrovimą tarp paketų.

Taip sukuriamas gedimo režimas yra pakankamai prieštaringas, kad būtų galima tiesiogiai pasakyti: nesuderintame lygiagrečiame banke stiprūs paketai genda greičiausiai. Jie neša daugiau apkrovos srovės, nes jų varža mažesnė, jie sugeria cirkuliuojančią srovę, kai kiti nukrenta, ir kaupia pralaidumą tokiu greičiu, kurio silpnos pakuotės niekada nepasiekia. Paketas, dėl kurio galėtumėte lažintis, sugenda pirmiausia, o kadangi bankas visą laiką tiekia naudingą energiją, niekas nepraneša apie problemą, kol pajėgumai jau nėra išnaudoti.

Taip pat dėl ​​šios priežasties „tiesiog pridėkite naują paketą prie banko“ yra vienintelė dažniausiai pasitaikanti lauko klaida. Naujas paketas, įvestas į banką, kuris dreifavo aštuoniolika mėnesių, nėra pajėgumų padidinimas. Tai yra didelis potencialų skirtumas labai mažo-pasipriešinimo kelyje ir priklauso aukščiau pateiktam paleidimo skaičiavimui, kol kas nors nepaliečia kontaktoriaus. Jei paketą reikia vėl įvesti, pirmiausia nustatykite jį į atitinkamą atviros-grandinės įtampą ramybės būsenoje ir taikykite tą pačią discipliną, nesvarbu, ar tai naujas įrenginys, ar anksčiau izoliuota eilutė, grįžtanti į tinklą. Stebėdamassenėjimo-pabaigos-signalaisvarbiau lygiagrečiame banke nei vienoje eilutėje, nes bankas juos slepia.

Išdėstymas ir terminis: schemos apribojimas

Popieriuje pasirinkta topologija tampa fiziniu objektu, o fiziniai objektai turi temperatūros gradientus.

Oru-aušinamiems paketams naudojami nuoseklūs arba lygiagrečiai ventiliacijos takai, o terminologija klaidinamai susiduria su elektriniu žodynu, apibūdinant kažką visiškai atskiro. Serijiniu oro srauto keliu oras patenka į vieną pusę, o išeina iš kitos, pernešdamas šilumą, paimtą iš ankstyvųjų modulių į vėlesnius, ir sukurdamas temperatūrą, pasklidusią visoje pakuotėje. Lygiagretus oro srauto kelias nukreipia orą tarp modulių, todėl jis tolygiau pakyla, o sklidimas yra stipresnis. Aptvaro viduryje esantys moduliai kaupia šilumą; pakraščiuose esantys moduliai jį išmeta. Kadangi vidinė varža ir talpa skiriasi priklausomai nuo temperatūros, netolygus šiluminis išdėstymas sukelia tą neatitikimą, kurio bandėte išvengti jūsų elektros projekte. Tai yra priežastisšilumos valdymo architektūrapriklauso topologijos pokalbiui, o ne po jo.

Taikomos dvi išdėstymo taisyklės. Kiekviena lygiagreti šaka turi turėti identišką nuoseklią konfigūraciją be išimties, nes asimetrinės šakos garantuoja cirkuliuojančią srovę dar prieš pradedant eksploatuoti. Ir kabelių ilgiai tarp lygiagrečių paketų ir bendros šynos turi būti vienodi, todėl kelio pasipriešinimas tyliai neskiria vieno paketo kaip darbinio arklio. Abu yra pigūs, kad būtų tinkamai sukurti projektuojant, o vėliau jų praktiškai neįmanoma pataisyti.

Temperatūra taip pat keičia skaičius, kuriuos manėte turėję. Maisto-skirstymo klientas Meksikoje mūsų LiFePO4 padėklų kėliklius naudoja šaldytuve iki maždaug -18 laipsnių, o pakuotės išlaiko našumą be pastebimo kritimo. Tačiau srovės pasidalijimas tarp lygiagrečių stygų toje temperatūroje elgiasi ne taip, kaip elgiasi esant 25 laipsniams, nes didėja vidinė varža ir kartu plečiasi pasipriešinimo plitimas tarp paketų. Ankstesniame skaičiavime naudotas 15 mΩ skaičius yra kambario{11}}temperatūra. Šaldiklio koridoriuje tai nuteikia optimistiškai, o leistinas įtampų skirtumas prijungimo metu atitinkamai didėja. Bankas, kuris priimtinai dalijasi srove mišrios temperatūros sandėlyje, gali prastai dalytis srove šaldymo patalpoje.

Trys konfigūracijos, atliktos

Toliau pateikiami trys modeliai, kuriuos matome dažniausiai, ir kaip kiekviename išsprendžiama serijos ir lygiagretaus akumuliatoriaus jungtis.

Visuose trijuose modeliai yra vienodi: pirmiausia pasiekite energijos tikslą naudodami elemento formatą ir serijos įtampą, o lygiagrečias eilutes traktuokite kaip kažką, priimtą dėl konkrečios veikimo priežasties, o ne kaip numatytąjį maršrutą į daugiau amper{0}}valandžių. Jei dėl skyriaus geometrijos tai neįmanoma, apribojimas specifikacijoje turėtų būti įvardytas kaip apribojimas, o ne tyliai įtrauktas į dizainą. Tai taip pat yra greičiausias būdas sužinoti, ar avaromosios galios akumuliatoriaus diapazonasgali pasiekti tikslą be pasirinktinio kūrimo.

Nurodykite jį tiekėjui

Kai topologijos kryptis yra aiški, išsiųstos specifikacijos nustato, ar gausite pakuotę, sukurtą jūsų darbo ciklui, ar katalogo prekę su etiketėje nurodyta įtampa. Šešios įvestys skiriasi:

• Įrangos vardinė įtampa ir valdiklio priimtinos įtampos langas, o ne tik vardinis skaičius
• Didžiausia srovės trauka sunkiausios ciklo operacijos metu ir jos trukmė
• Baterijų skyriaus matmenys ir didžiausias leistinas pakuotės svoris
• Pamainos schema ir galimi apmokestinimo langai, įskaitant tai, ar tikimasi apmokestinimo
• Darbinės temperatūros diapazonas su šaltu{0}}laikymu arba lauko poveikiu
• Ar įranga gali toleruoti tašką, o tai lemia, ar perteklius yra tikras reikalavimas, ar prielaida

Klausimai, kuriuos užduodate, yra verti daugiau nei jūsų siunčiama specifikacija, nes kiekvienas iš jų filtruoja skirtingą tiekėją. Klausimas, kuo pagrįsta nurodyta lygiagrečioji riba, atskiriami tiekėjai, kurie ją apskaičiavo, nuo tų, kurie paveldėjo ją iš duomenų lapo. Paklausus, kokia vidinė varža ir kontaktoriaus įvertinimas buvo įtrauktas į šį skaičiavimą, sužinosite, ar kas nors žiūrėjo į jūsų įrangą, o ne į bendrą korpusą. Paklausus, kaip perduodamos eilutės, ar virš paketo -lygmens BMS yra koordinuojantis sluoksnis, ar tik keli paketai, kurie dalijasi šyna ir tikisi, yra greičiausias būdas sužinoti, ar tiekėjas sukūrė kelių eilučių sistemas, ar tik jas pardavė. Ir paprašius dokumentais pagrįstos izoliuotos pakuotės pakartotinio įvedimo procedūros, sužinosite, ar jiems kada nors teko ją palaikyti lauke, nes tokia procedūra įrašoma tik pirmą kartą suklydus.

Mes pateikiame tuos pačius keturis klausimus prieš save prieš cituodami bet kokią kelių{0}}paketų sistemą, o anksčiau nurodytos pasipriešinimo kreivės ir pakartotinio įvedimo procedūra yra tai, ką šis procesas sukuria. Serija ir lygiagretus akumuliatoriaus jungimas tinkamas konkrečiam darbo cikluipasirinktinė pakuotės konfigūracijayra skirtas.

DUK

Jei nustatote kelių{0}}paketų sistemos dydį konkrečiam automobilių parkui ir norite, kad konfigūracija būtų peržiūrėta prieš ją nustatant,pasikalbėkite su mūsų inžinierių komanda.