Přizpůsobení bateriových balíků: Volba série a paralelně

Základy sériového a paralelního spojení baterií

Když navrhujeme elektřinové řešení pro průmyslové zařízení, je velmi důležité pochopit vztah mezi napětím a kapacitou. Povíme si nejprve o sériovém připojení. U sériového připojení roste celkové napětí, zatímco kapacita zůstává stejná. To je ideální pro vysokovýkonná lékařská zařízení nebo komunikační systémy, která potřebují stabilně fungovat i při těžkém zatížení. Na druhé straně paralelní konfigurace zvyšuje celkovou kapacitu bez změny úrovně napětí. Proto jsou takové konfigurace oblíbené pro záložní systémy v datových centrech nebo zařízeních pro monitorování životního prostředí, kde je klíčové mít prodloužený čas běhu.

Vliv různých konfigurací na výkon

Nyní, když jsme pochopili základní rozdíly mezi sériovými a paralelními spoji, je důležité si uvědomit, že výzvy související s tepelným manažerstvím jsou pro tyto dva systémy docela odlišné. Při sériovém spojení buněk může během rychlých nábojových cyklů dojít k nerovnoměrnému rozdělení teploty. Abychom tomu čelili, potřebujeme pokročilé řešení odtoku tepla. Na druhé straně paralelní konfigurace čelí problémům s vyrovnáním proudu. Pokud tyto problémy nebudou správně řešeny pomocí inteligentních systémů správy baterií (BMS), může to vést ke zrychlené degradaci baterií.

Dizajnové úvahy specifické pro aplikaci

Po ohodnocení dopadů na výkon lze vidět, že různé aplikace vyžadují různé konfigurace baterií. Například zařízení na manipulaci s materiálem často profited z hybridních konfigurací, které kombinují sériové a paralelní připojení. Tímto způsobem mohou dosáhnout rovnováhy mezi potřebou vysoké točivé momentu, který vyžaduje napětí, a prodlouženými pracovními směnami, které vyžadují kapacitu. Pokud jde o přenosné diagnostické přístroje, inženýři musí zaměřit pozornost na účinnost prostoru. Zároveň je nutné splnit přísná bezpečnostní certifikace. Tyto faktory přímo ovlivňují volbu metodologie připojení a výběr součástek.

Optimalizace délky života bateriového balíku

Vzhledem k důležitosti různých konfigurací v různých aplikacích se stává přesnost ladění buněk extrémně důležitou, zejména při velkém nasazení. Průmyslové aplikace mají přísné požadavky na toleranci napětí, obvykle v rozmezí ±0,5 %, a ladění kapacity v rozmezí ±1 %. Toto je uděláno pro prevenci opačného nabíjení v sériových řetězech nebo přílišného odebírání proudu v paralelních polohách. Pokročilé vyrovnávací obvody s aktivním vyrovnáním mohou být hrou, která situaci změní. Ve srovnání s pasivními vyrovnávacími systémy mohou prodloužit operační životnost o 30 - 40 %, zejména v prostředích, kde se teplota hodně mění.

Bezpečnostní protokoly pro konfigurace s vysokou hustotou

Vzhledem k tomu, že optimalizace životnosti baterie je klíčová, nemůžeme ignorovat ani bezpečnost, zejména při práci s konfiguracemi vysoké hustoty. Při spojování buněk v sérii za systémy nad 48V jsou vícevrstvé ochranné mechanismy nezbytné. Supresní obvody proti elektrickému oblouku a posilované izolační bariéry pomáhají zabránit kaskadovým selháním v aplikacích vysokého napětí. Pro paralelní konfigurace jsou potřebné proudové omezené pojistky mezi větvemi pro obsažení potenciálních incidentů termálního běhu. To je zvláště důležité při používání lithniových chemií s vysokou hustotou energie.

Kostobenefiční analýza pro průmyslové aplikace

I když jsou bezpečnost a délka života klíčové, náklady jsou také důležitým faktorem pro průmyslové aplikace. Konfigurace v sérii obvykle snižují složitost vedení pro systémy s vysokým napětím. Nicméně zvyšují náklady na BMS, protože vyžadují pokročilejší sledování napětí. Paralelní uspořádání na druhé straně nabízí výhody redundance. Avšak vyžadují vyšší kvalitu busbaru pro zvládnutí zvýšených proudových zátěží. Při modelování nákladů na životní cyklus bychom měli zohlednit frekvenci údržby, očekávané cykly nahrazování buněk a potenciální náklady související s down timem specifické pro každý průmysl.