سفارشی کردن بسته‌های باتری: انتخاب‌های سری و موازی

درک اصول اساسی باتری سری و موازی

وقتی تصمیم می‌گیریم برای تجهیزات صنعتی راه‌حل‌های توان را طراحی کنیم، درک ارتباط بین ولتاژ و ظرفیت بسیار مهم است. ابتدا بیایید درباره اتصالات سری صحبت کنیم. با اتصالات سری، ولتاژ کل افزایش می‌یابد در حالی که ظرفیت ثابت می‌ماند. این موضوع آنها را برای دستگاه‌های پزشکی بالاتوان یا سیستم‌های ارتباطی، که نیاز به عملکرد پایدار حتی تحت بار سنگین دارند، مناسب می‌کند. از طرف دیگر، پیکربندی‌های موازی ظرفیت کل را افزایش می‌دهد بدون اینکه سطح ولتاژ تغییر کند. بنابراین، آنها گزینه اولویت‌دار برای سیستم‌های توان پشتیبان در مرکز داده‌ها یا دستگاه‌های نظارت بر محیط زیست، جایی که داشتن زمان اجرا گسترده حائز اهمیت است، هستند.

پیامدهای عملکردی پیکربندی‌های مختلف

اکنون که تفاوت‌های اساسی بین اتصال سری و موازی را درک کرده‌ایم، لازم است توجه داشته باشیم که چالش‌های مدیریت گرما برای این دو تنظیم کاملاً متفاوت است. هنگامی که سلول‌ها به صورت سری جمع شوند، در دوره‌های شارژ سریع، میل به توزیع نامساوی دما وجود دارد. برای مقابله با این موضوع، نیاز به راه‌حل‌های پیشرفته‌ای برای انتشار گرما داریم. به طور مخالف، تنظیمات موازی با مشکلات تعادل جریان مواجه هستند. اگر این مشکلات به خوبی با سیستم‌های هوشمند مدیریت باتری (BMS) مدیریت نشوند، می‌تواند منجر به زوال سریع‌تر باتری‌ها شود.

معیارهای طراحی اختصاصی به کاربرد

پس از بررسی پیامدهای عملکرد، می‌توانیم ببینیم که برنامه‌های مختلف نیازمند تنظیمات باتری متفاوتی هستند. به عنوان مثال، تجهیزات مدیریت مواد اغلب از تنظیمات ترکیبی سری و موازی استفاده می‌کنند که می‌توانند تعادلی بین نیاز به گشتاور بالا، که به ولتاژ نیاز دارد، و مدت زمان کار بلندتر، که ظرفیت را نیاز دارد، ایجاد کنند. وقتی به ابزارهای تشخیصی携帯ی می‌پردازیم، مهندسان باید بر روی کارآمدی فضایی تمرکز کنند. در عین حال، باید مقررات امنیت صارم را نیز رعایت کنند. این عوامل به طور مستقیم بر انتخاب روش اتصال و انتخاب قطعات تأثیر می‌گذارند.

بهینه‌سازی طول عمر بسته باتری

با توجه به اهمیت پیکربندی‌های مختلف در کاربردهای گوناگون، دقت هماهنگی سلول‌ها بسیار حیاتی می‌شود، به ویژه در نصب‌های در مقیاس بزرگ. کاربردهای صنعتی نیازمند شرایط دقیق برای تحمل ولتاژ هستند، معمولاً در حد ±0.5٪ و هماهنگی ظرفیت در حد ±1٪. این موضوع برای جلوگیری از شارژ معکوس در زنجیره‌های سری یا جریان بیش از حد در آرایه‌های موازی ضروری است. مدارهای تعادل پیشرفته با برابر‌سازی فعال می‌توانند تغییرات مهمی ایجاد کنند. نسبت به سیستم‌های تعادل غیرفعال، آن‌ها می‌توانند طول عمر عملی را تا 30 تا 40٪ افزایش دهند، به ویژه در محیط‌هایی که دما به طور قابل توجهی تغییر می‌کند.

رویه‌های ایمنی برای پیکربندی‌های چگال

از آنجایی که بهینه‌سازی طول عمر باتری حائز اهمیت است، نمی‌توانیم امنیت را نادیده بگیریم، به ویژه هنگامی که با پیکربندی‌های با چگالی بالا سروکار داریم. وقتی سلول‌ها را در سری فراتر از سیستم‌های 48 ولت جمع می‌کنیم، مکانیسم‌های محافظت چند لایه اجتناب‌ناپذیر است. مدارهای فشاربردار و موانع عایق تقویت‌شده کمک می‌کنند تا شکست‌های سلسله‌ای در کاربردهای ولتاژ بالا را جلوگیری کنند. برای پیکربندی‌های موازی، فوزهای محدودکننده جریان بین شاخه‌ها برای حvat توده‌های احتمالی در حالت گرماگرفتگی ضروری هستند. این موضوع به ویژه زمانی که از شیمی‌های لیتیوم با چگالی انرژی بالا استفاده می‌کنیم، بسیار مهم است.

تحلیل هزینه و منفعت برای کاربردهای صنعتی

در حالی که امنیت و طول عمر مهم هستند، هزینه نیز یکی از عوامل اصلی در کاربردهای صنعتی است. پیکربندی‌های سری معمولاً پیچیدگی برق‌رسانی را برای سیستم‌های ولتاژ بالا کاهش می‌دهد. اما آنها هزینه‌های سیستم BMS را افزایش می‌دهند زیرا نیاز به نظارت فولتی پیشرفته‌تر دارند. تنظیمات موازی از جنبه‌های قابلیت اعتماد بهره مند هستند. اما آنها نیاز به بوسبارهای با کیفیت بالاتری دارند تا بار جریان افزایش یافته را حمل کنند. وقتی مدل‌سازی هزینه طول عمر انجام می‌شود، باید فراوانی نگهداری، چرخه‌های جایگزینی سلول پیش‌بینی شده و هزینه‌های دستگیری خاص هر صنعت را در نظر گرفت.