Egyéni akkumulátorcsomagok: soros és párhuzamos kapcsolás lehetőségei

A soros és párhuzamos akkumulátor alapjai

Amikor ipari berendezésekhez tervezünk energiaszállítási megoldásokat, a feszültség és a kapacitás közötti összefüggés jól megértése nagyon fontos. Kezdjük a soros kapcsolásokkal. A soros kapcsolásnál a teljes feszültség nő, míg a kapacitás ugyanaz marad. Ez teszi őket kiváló választásnak a magas teljesítményű orvosi eszközökben vagy kommunikációs rendszerekben, amelyeknek stabile módon kell működniük akár nagy terhelés alatt is. Másrészt a párhuzamos konfigurációk növelik az összesített kapacitást anélkül, hogy a feszültségi szintek változnának. Ezért ők vannak a legjobban eltervezve a háttérbeli energiarendszerhez adatközpontokban vagy környezeti figyelőeszközökben, ahol hosszabb futásideje elengedhetetlen.

A különböző konfigurációk teljesítménnyel kapcsolatos következményei

Mostantól hogy megértettük a soros és párhuzamos kapcsolás közötti alapvető különbségeket, fontos megjegyezni, hogy a hőmenedzsmentes kapcsolatos kihívások ezen két rendszer esetén nagyon eltérőek. A szellők soros elrendezésében a gyors töltési ciklusok során egyenletes hőeloszlás hiánya merülhet fel. Ennek kezelése érdekében fejlettebb hőelválasztási megoldásokra van szükség. Ellenben a párhuzamos konfigurációk áramegyensúlyozási problémákkal küzdöttek. Ha ezeket nem vezérelünk intelligens akkumulátor-kezelő rendszerek (BMS) segítségével, az az akkumulátorok gyorsabb lejtéséhez vezethet.

Alkalmazásspecifikus Tervezési Megfontolások

A teljesítményre vonatkozó hatások vizsgálatát követően láthatjuk, hogy különböző alkalmazások más-más akkumulátor-konfigurációkat igényelnek. Például a anyagmozgató berendezések gyakran hasznosak lehetnek a soros és párhuzamos kapcsolatok kombinációjából származó hibrid konfigurációkban. Ezáltal egyensúlyt teremthetnek a magas nyomatéknak szükséges feszültség és a hosszabb működési idők eléréséhez szükséges kapacitás között. A hordozható diagnosztikai eszközök esetén a mérnököknek a térkörnyezeti hatékonyságra kell összpontosítaniuk, miközben meg kell felelniük a szigorú biztonsági tanúsítványoknak. Ezek a tényezők közvetlenül befolyásolják a kapcsolati módszer és a komponenselekció választását.

Akkumulátorcsomag hosszévonalú optimalizálása

A különböző konfigurációk jelentősége miatt a széleskörű alkalmazásokban a cella-illesztés pontossága extrém jelentőségű, különösen a nagyméretű telepítések esetén. Az ipari alkalmazások szigorú követelményeket tűznak fel a feszültség toleranciákra, általában ±0,5%-os határon belül, és kapacitás-illesztésre ±1%-os határon belül. Ez megakadályozza a fordított töltést a soros láncokban vagy az áram-hozzáfogást a párhuzamos tömbökben. A haladó egyenlítő áramkörök aktív egyenlítéssel rendelkeznek, amelyek játékvezetők lehetnek. Összehasonlítva a passzív egyenlítő rendszerekkel, ezek 30-40% -kal hosszabb működési életkorral bírnak, különösen olyan környezetekben, ahol a hőmérséklet nagyon változik.

Biztonsági protokollok magas sűrűségű konfigurációkhoz

Mivel a batteriamegélhetőség optimalizálása alapvetően fontos, nem hagyhatjuk figyelmen kívül a biztonságot, különösen magas sűrűségű konfigurációk esetén. 48V-n túlmenő soros cellarakopításnál többféle védelmi mechanizmus szükséges. Légyzéselárasztó áramkörök és megerősített elválasztó zárak segítenek abban, hogy megakadályozzák a kaskád hibákat magfeszültségű alkalmazásokban. A párhuzamos konfigurációknál aágak közötti áramerősség-korlátozó zúzók szükségesek a potenciális hőfutam incidensek tartalma érdekében. Ez különösen fontos magas energia-sűrűségű litium-kémiai anyagok használatakor.

Költség-hatékonyság elemzés ipari alkalmazásokra

Míg a biztonság és a hosszú élettartam kulcsfontosságú, a költség is jelentős tényező az ipari alkalmazások szempontjából. A soros konfigurációk általában csökkentik a vezetékes bonyolultságot a magfeszültségű rendszerekben. Azonban növelik a BMS költségeit, mivel több fejlett feszültségfigyelést igényelnek. A párhuzamos beállítások redundancia előnyöket kínálnak. De magasabb minőségű buszbareket igényelnek a növekvő áramerősség terhelés kezeléséhez. A lifecycle költségmodellezés során figyelembe kell venni a karbantartási gyakoriságot, a várható cella cserére vonatkozó ciklusokat és az iparágokhoz specifikus lehetséges leállási költségeket.