동일한 저장된 에너지, 두 가지 다른 방식으로 분할
두 개의 동일한 12V 100Ah 팩을 함께 사용하면 항상 동일한 2,400와트-시간의 에너지를 얻을 수 있습니다. 직렬 및 병렬 배선이 실제로 결정하는 것은 무엇입니까?어떻게해당 와트{0}}시간은 더 많은 전압 또는 더 많은 암페어{1}}시간만큼 제공됩니다. 두 개의 팩을 직렬로 연결하면 100Ah에서 24V를 얻을 수 있습니다. 병렬로 연결하면 200Ah에서 12V를 얻을 수 있습니다. 에너지 총합은 결코 움직이지 않았습니다. 전압-과-전류 분할만이 그랬습니다.
이 단일 아이디어는 전화기나 손전등의 직렬 및 병렬 배터리 구성의 차이에 대한 가장 혼란이 시작되고 끝나는 지점입니다. 분 단위가 아닌 교대 단위로 측정되는 듀티 사이클을 실행하는 모든 항목의 경우 흥미로운 부분은 산술이 아닙니다. 세 번째 팩, 즉 40번째 주기에서 일어나는 일이며, 어느 날 아침 세포의 균형이 무너집니다. 이것이 바로 이 가이드가 만들어진 부분입니다. 원시 에너지 수학을 먼저 알고 싶으시다면,동력 크기에 대한 mAh---Wh 변환 분석-깨끗하게 덮어줍니다.
직렬 스태킹: 전압은 상승하고 전류는 그대로 유지됩니다.
직렬 스트링은 장비 컨트롤러가 예상하는 전압에 도달할 때까지 한 팩의 양극 단자에서 다음 팩의 음극 단자로 연결되는 종단-연결입니다. 전압이 추가됩니다. 앰프-시간 등급은 그렇지 않습니다. 직렬로 연결된 4개의 12V 장치는 단일 장치가 전달하는 모든 정격에서 여전히 48V 뱅크를 제공합니다.
시리즈는 플랫폼 전압에 도달하는 방법입니다. 48V 골프-자동차 구동계, 36V 트롤링 컨트롤러, 24V 인버터, 이들 중 어느 것도 용량으로 실행되지 않습니다. 그들은 전압으로 작동하며 직렬 배터리 연결은 더 낮은-전압 블록에서 해당 전압을 구축하는 유일한 방법입니다. 목표에 도달하는 것 이상의 장점: 더 높은 전압에서 동일한 전력은 비례적으로 더 적은 전류를 소비하므로 케이블 손실이 감소하고 도체가 더 시원하게 작동합니다. 무거운 부하를 가하는 직렬-구성 배터리 뱅크는 1/4 전압에서 동일한 작업을 수행하는 병렬 배터리에 비해 상당히 낮은 I²R 발열을 나타냅니다.
일찍부터 이름을 붙일 가치가 있는 단단한 천장이 있습니다. 직렬 스트링이 약 50V를 넘어서면 아크 및 충격 위험에 대한 실질적인 예방 조치와 절연 도구가 필요한 영역으로 넘어간 것입니다. 그것은 일상적인 벤치 작업이 아닙니다. 4개의 12V 장치 미만에서는 안전 마진이 넉넉합니다. 그 위에 있는 문자열은 48V-plus 시스템에 걸맞는 수준으로 처리됩니다. 50V 라인은 가정 규칙이 아닙니다. 이는 일상적인 DC 작업과 절차가 필요한 작업을 분리하기 위해 산업 저전압 안전 실무에서 사용하는 임계값입니다.
병렬 스태킹: 용량 증가, 전압 유지
병렬 배선은 모든 양극과 모든 음극을 함께 연결하며 일반적으로 데이지 체인이 아닌 공유 버스바에 연결됩니다. 전압은 일정하게 유지됩니다. 앰프-시간 스택. 3개의 12V 100Ah 팩을 병렬로 연결하면 300Ah에서 12V를 제공하고 해당 전압에서 런타임이 약 3배 늘어납니다.
계속 움직여야 하는 장비에 병렬 배터리 연결을 매력적으로 만드는 두 가지 이유가 있습니다. 첫 번째는 런타임입니다. 컨트롤러가 조정된 전압을 건드리지 않고도 체력을 추가할 수 있습니다. 두 번째는 중복성입니다. 한 팩이 오프라인 상태가 되면 생존자는 전체 회로를 여는 대신 계속해서 부하를 공급합니다. 이러한 내결함성은 계획되지 않은 중지로 인해 비용이 많이 드는 모든 곳에 병렬로 구성된 배터리 뱅크가 나타나는 조용한 이유입니다.-
해당 체력의 비용은 현재입니다. 용량을 두 배로 늘리면 버스의 잠재적 전류도 두 배로 늘어납니다. 라벨에 표시된 전압이나 암페어{2}}시 숫자가 아닌 추가 전류가 병렬 뱅크가 실제로 위험해지는 지점이며, 두 섹션 아래에서 선택하는 스레드입니다.
나란히-대-: 전압, 용량, 런타임 및 실제로 실패하는 요소
대부분의 병렬-바이-사이드 테이블은 "시리즈 =볼트, 병렬 =암페어-시간"에서 멈춥니다. 이것이 더 나은 질문인 직렬 대 병렬 배터리가 계속 얕은 대답을 얻는 이유입니다. 차량 구매자에게는 필요하지만 충분하지는 않습니다. 동기 파워 팩이 서비스에서 어떻게 작동하는지 매핑하는 버전은 다음과 같습니다.
| 차원 | 시리즈 구성 | 병렬 구성 |
|---|---|---|
| 전압 | 추가(예:. 4× 12V → 48V) | 일정하게 유지 |
| 용량(아) | 일정하게 유지 | 추가 |
| 버스의 현재 | 주어진 전력에 대해 더 낮음 | 주어진 힘에 대해 더 높음 |
| 케이블 크기 | 더 얇은 도체 허용 가능 | 더 무거운 도체가 필요함 |
| 주요 실패 모드 | 가장 약한 셀이 문자열을 드래그합니다. | 팩 간 전류 공유가 고르지 않음 |
| 결함 동작 | 하나의 약한 링크가 전체 문자열에 스트레스를 줍니다. | 살아남은 팩은 계속 부하를 공급합니다. |
| 과도한 인출 시 배선 손실 | 낮추다 | 더 높은 |
배터리가 직렬 또는 병렬로 더 오래 지속되는지에 대한 안정적으로 제기되는 질문은 인터넷에서 제시하는 것보다 더 명확한 답변을 제공합니다. 동일한 배터리의 경우 총 에너지는 동일하며 직렬은 더 낮은 전류에서 작동하므로 배선 손실이 약간 더 작습니다. 그러나 실제 서비스 수명은 연결 토폴로지 자체보다는 셀 밸런싱과 BMS 동작에 의해 훨씬 더 결정됩니다. 배선 선택만으로 "더 오래-지속"을 추구하는 것은 잘못된 변수를 최적화하는 것입니다. 이것이 바로 전압-대-암페어-시간 질문이 아닌 직렬 대 병렬 배터리 뱅크 BMS 질문이 그 다음으로 중요한 이유입니다.
연결할 수 있는 팩 수의 실제 제한은 전압 계산이 아니라 BMS입니다.
대부분의 공급업체 사양 시트에서 제공하지 않는 변수는 다음과 같습니다. 리튬 팩의 직렬 및 병렬 한도는 볼트 및 암페어{0}}시간을 추가하는 산술 방식이 아니라 배터리 관리 시스템에 의해 설정됩니다. 우리의BMS가 실제로 팩을 관리하는 방법에 대한 입문서이에 대한 보호 논리를 살펴봅니다.
그 진술은 사실이며 이론과 배포가 갈라지는 지점이기도 합니다. 시리즈 측면에서 모든 팩의 BMS는 전환하고 견뎌야 합니다.전체 스트링 전압따라서 결함이 발생한 동안 내부 FET에 걸쳐 연결되므로 대상 뱅크 전압이 아닌 FET 전압 정격이 직렬로 연결할 수 있는 LiFePO4 배터리 수에 대한 실제 제한입니다. 많은 12V 구동- 전력 장치는 최대 정격이 4S이고 정격 뱅크가 51.2V 정도입니다. 이는 바로 스위칭 하드웨어가 이에 적합하기 때문입니다. 제조업체 BMS 통합 가이드는 공칭 전압이 아닌 FET 정격을 바인딩 제약 조건으로 일관되게 처리합니다. 병렬 측에서 제약 조건은 연속 전류이며 깔끔하게 스택되지 않습니다. 건전한 설계는 병렬 연결된 뱅크의 결합된 연속 전류를 총 BMS 등급의 약 90%로 낮춥니다. 왜냐하면 전류는 실제 내부 저항 확산이 있는 실제 팩 전체에서 완벽하게 공유되지 않기 때문입니다-. 80V/500Ah 리치-트럭 빌드에서 우리가 의도적으로 테이블 위에 남겨둔 10%는 서로 몇 도 내에서 실행되는 모든 스트링과 조용히 그 몫보다 더 많은 것을 운반하는 하나의 스트링 간의 차이입니다.
한 가지 더 말하면 잘 설계된 팩과 저렴한 팩이 구분됩니다. 좋은 LiFePO4 BMS는 최대 충전 시점이 아닌 셀당 약 3.35~3.40V에서 일찍 셀 밸런싱을 시작합니다. 세포가 균형을 이루기 위해 최대치에 가까워질 때까지 기다리는 설계는 그 제작자가 화학을 얼마나 이해하지 못하는지를 알려줍니다. 이 임계값은 마케팅 사양서보다 더 나은 구매 정보입니다. 그러나 임계값만으로는 타사-팩이 균형을 유지할지 여부를 알 수 없습니다.당신의듀티 사이클; 들어오는 셀 배치를 검증할 때 실행하는 전체 체크리스트는실제로 하나의 지게차 리튬 팩을 다른 팩과 분리하는 것은 무엇입니까?.
충전도 다르게 동작하며 가장 약한 링크를 처벌합니다.
직렬과 병렬 배터리 충전의 차이점은 조용한 손상이 많이 발생하는 부분입니다. 직렬 스트링에서 충전기는 전체 스택에 대해 하나의 전압을 확인하므로 가장 강한 셀이 먼저 완전 충전에 도달하고 스트링의 밸런싱은 가장 약한 셀이 계속 따라잡는 동안 이를 줄여야 합니다. 적절한 밸런싱을 건너 뛰면 매 사이클마다 끈의 한쪽 끝을 체계적으로 과도하게 사용하게 됩니다. 평행은행에서는 위험이 반전됩니다. 휴지 전압이 동일하지 않은 팩을 연결하고, 충전기가 연결되기 전에 링크를 닫는 순간 높은 팩이 낮은 팩에 전류를 덤프합니다. 양쪽의 해결 방법은 별로 좋지 않습니다. 모든 팩을 배선하기 전에 동일한 충전 상태로 만들고 실제 시스템 전압에 맞는 충전기를 사용하십시오. 우리가 요청한 대부분의 현장 오류가 건너뛴 것으로 밝혀진 단계입니다.
함대 규모에서 문제가 발생하는 이유와 셀에서는 문제가 거의 발생하지 않는 이유
단일-팩 수준에서는 이러한 문제가 발생하지 않습니다. 문제가 되는 실패 모드는 함대 전체에 걸쳐 팩을 늘릴 때 나타나며 셀 화학이 실패하는 경우는 거의 없습니다. 그것은 당신을 따라잡는 구성 결정입니다.
병렬버스를 타세요. 헤드라인 위험은 일반 부하에 비해 와이어가 너무 얇다는 것이 아니라 한 팩의 BMS가 단락되어 실패할 때 발생하는 것입니다. 그 순간, 해당 팩에 공급되는 단일 케이블에 다음을 수행하도록 요청할 수 있습니다.결합된버스에 있는 다른 모든 팩의 전류. 각각 100A 정격의 팩 6개, 데드 쇼트 1개, 도체 하나는 최대 500A까지 볼 수 있습니다. 더 나쁜 것은 저항이 각 생존 팩의 트립 임계값 바로 아래에 전류를 유지하는 경우 다른 BMS 장치가 개입하지 않고 와이어가 단순히 요리된다는 점입니다.
이것이 문자열별 개별 융합이 존재하는 전체 이유이며, "그냥 무거운 케이블을 사용하는 것"이 잘못된 것입니다. 병렬 뱅크를 시운전할 때 문자열 간 현재 공유는 첫날에도 거의 읽히지 않습니다.- 스트링 사이의 몇 퍼센트의 퍼짐은 정상이며, BMS가 놓아질 경우 어떤 도체가 가장 많이 노출되는지를 결정하는 것은 바로 그 퍼짐입니다. 문자열당 보호 장치의 실제로 필요한 크기는 팩 수, BMS 이동 특성 및 버스 레이아웃에 따라 달라지며, 기사에서 추측하기보다는 실제 단일{5}}선 다이어그램에 대해 크기를 지정하는 것이 좋습니다.
시리즈 측면에는 가장 약한-셀 문제라는 자체 함정이 있습니다. 시리즈 문자열은 체인처럼 동작하며, 성능이 저조한 단일 셀이 먼저 한계에 도달합니다.- 한 번이라도 셀을 대략 2.8V 아래로 당기면 영구적인 손상을 입게 됩니다. 게시된 리튬 셀 적용 제한에 따라 단일 과방전 이벤트로 충분합니다. 이는 바로 당사 엔지니어가 팩 수준에서 설계하는 메커니즘입니다.셀 밸런싱은 가장 약한 링크가 전체 80V 스트링의 상한선을 설정하는 것을 방지합니다.. 관련성이 높으며 비용도 많이 듭니다. 새 팩을 오래된 병렬 뱅크에 혼합합니다. 오래되고 더 높은-저항 팩은 최신 제품이 대부분의 작업을 짊어지게 하고 지속적으로 스트레스를 줍니다. 두 가지의 평균을 얻지 못하면 최신 팩이 오래된 팩에 비해 저하됩니다.
직렬{0}}병렬: 48V 및 80V 플랫폼이 실제로 구축되는 방식
48V 또는 80V 장비의 직렬{0}}병렬 배터리 구성에서는 하나의 토폴로지를 선택하는 경우가 거의 없습니다. 그것은 그것들을 결합하며, 그렇습니다. 설계된 대로 배터리를 직렬 및 병렬로 동시에 연결할 수 있습니다. 직렬 스트링은 플랫폼 전압에 도달하도록 배선된 다음 해당 스트링을 병렬로 연결하여 용량에 도달합니다. 16개의 12V 장치는 4개의 48V 시리즈 스트링이 되며, 이 스트링은 대형 인버터 또는 드라이브트레인에 전력을 공급하는 하나의 고용량- 48V 뱅크와 병렬로 연결됩니다. 이것이 바로 데이터시트의 "4S4P 최대" 등급이 유지되는 부분입니다. 이는 적격 봉투가 직렬 4개, 병렬 스트링 4개, 전압 한도 및 용량 한도가 하나의 숫자로 되어 있음을 알려줍니다. 예를 들어 12V 200Ah 블록으로 구축된 4S4P 엔벨로프는 제조업체-인증 영역을 벗어나지 않고도 48V 플랫폼을 최대 약 800Ah까지 끌어올릴 수 있으며, 이는 차량 운영자가 이중 교대에 걸쳐 런타임을 연장하는 데 사용하는 실제 확장 경로입니다.
4S4P 캡은 공정한 질문을 제기합니다. 물리학이 더 많은 것을 허용하는데 왜 거기서 멈추나요? 대답의 일부는 기술적입니다. 개수가 증가함에 따라 많은 병렬 스트링을 균등하게 공유하는 병렬 스트링을 유지하는 것이 정말 어려워지고, 대형 은행은 위의 -짧은 시나리오에 대한 지분을 늘립니다. 나머지는 책임입니다. 제작자는 자신이 뒤에 설 수 있는 봉투에 자격을 부여합니다. 그리고 그 한계를 넘어서는 솔직한 조언은 무뚝뚝합니다. 현장에서 직접 구축하지 마세요-. 4S4P 외에도 일반 유지 관리 팀이 검증할 수 없는 병렬 전류 분배 및 결함 동작을 검증해야 하며 이는 현장에서 즉석에서 수행하는 것이 아니라 자격을 갖춘 맞춤형 구성으로 수행해야 합니다. 해당 범위를 넘어선 경우 단일 팩이 배송되기 전에 현재의 배포 검증이 가장 먼저 벤치에서 실행됩니다. 특히 48V 장비의 경우 해당 선택에 따른 전압, 충전기 및 장착 장단점은 결정하기 전에 읽어 볼 가치가 있습니다. 당사의 48V 플랫폼 구매 가이드에서 이를 설명합니다.
산업용 동력 구성 선택
배선 다이어그램을 제거하면 다음 순서에 따라 장비 요구 사항에 따라 결정이 내려집니다.
- 먼저 전압 플랫폼.컨트롤러가 지시합니다. 48V 트럭에는 48V 뱅크가 필요합니다. 일련의 문자열을 사용하여 마침표를 만듭니다.
- 그런 다음 교대 길이에 대한 용량입니다.전압이 고정되면 병렬 스트링은 런타임을 구매하여 전체 교대 근무 또는 기회 충전을 통해 두 교대 근무를 완료합니다.
- 그런 다음 실패 허용.정지된 장치가 회선을 중단하는 경우 병렬 구성의 중복성을 의도적으로 설계할 가치가 있습니다.
- 그런 다음 보호 계획.이것은 경험 법칙으로 축소되지 않는 것입니다. 일치하는 팩과 초기 균형 조정은 테이블 스테이크입니다. 실제 오류 조건에서 80V 플릿 뱅크를 활성 상태로 유지하는 문자열별 퓨즈, 전류 감소 및 BMS 조정은 특정 단일 라인 설계에 따라 크기가 결정됩니다.{3}}이는 팩이 트럭에 실리기 전이 아니라 트럭에 실리기 전에 나누는 대화입니다.
산업용 차량의 직렬 및 병렬 배터리 구성 간의 비교는 실제 듀티 사이클에 연결하는 순간 더 이상 추상화되지 않습니다. 3교대 근무-트럭 작업과 주말{3}}GSE 예인선 사용은 동일한 물리학에서 다른 답에 도달합니다. 팩 및 BMS 수준에서 해당 매핑을 올바르게 수행하는 것은 조용히 작동하는 차량 변환과 오전 2시 전화 통화를 생성하는 변환을 분리하는 대부분입니다. 이는 추측이 아닌 구축 방식으로 수행하는 작업입니다. Polinovel은 80+ 국가의 OEM을 위한 CE, IEC, UL, UN38.3 및 MSDS 표준에 대한 동기 파워 팩을 구성했으며, 모든 장치에 대한 셀-투-품질 관리도 수행했습니다. 특정 전압 플랫폼 및 듀티 사이클에 대해 직렬-병렬 배터리 뱅크를 지정하는 경우,당사 엔지니어링 팀과 함께 장비의 실제{0}}요구 사항부터 시작하세요.일반 데이터시트가 아닌
FAQ
Q: 배터리는 직렬 또는 병렬로 더 오래 지속됩니까?
A: 동일한 배터리의 경우 저장된 에너지는 동일합니다. 시리즈는 더 낮은 전류와 약간 더 낮은 배선 손실로 작동하지만 실제 서비스 수명은 연결 유형이 아니라 셀 밸런싱 및 BMS 동작에 따라 결정됩니다.
Q: LiFePO4 배터리를 몇 개나 직렬로 연결할 수 있나요?
답변: 상한선은 전압 계산이 아닌 각 팩의 BMS 전압 정격 및 FET 항복 한계에 따라 설정됩니다. 많은 12V 장치는 최대 정격이 4S입니다(공칭 약 51.2V). BMS 데이터시트에 맞춰 설계하세요.
Q: 제조업체가 은행에 4S4P 제한을 적용하는 이유는 무엇입니까?
A: 병렬 수가 증가함에 따라 부분적으로 균형을 맞추는 어려움, 부분적으로 책임; 제조업체는 자신들이 지지할 수 있는 한계를 인정하고 대형 은행은 단락-회로-현재 지분을 늘립니다.
Q: 서로 다른 용량의 배터리를 병렬로 혼합하는 것이 문제입니까?
답: 그렇습니다. 약하거나 오래된 팩은 최신 팩이 대부분의 작업을 수행하도록 합니다. 혼합해야 하는 경우 각 팩에는 자체 BMS가 필요하며 가장 큰 팩은 완전 충전 전류를 수용해야 합니다.
Q: 병렬 배터리 뱅크에 추가 퓨즈가 필요합니까?
답: 그렇습니다. 하나의 BMS가 단락으로 인해 실패하는 경우 해당 단일 케이블은 다른 모든 팩의 결합된 전류를 전달해야 할 수 있습니다. 문자열당-퓨징을 사용하면 도체가 타는 것을 방지할 수 있습니다.
