Industri applikation
Produkttype
LiFePO4 Series og Parallel: Omfattende vejledning
LiFePO4 funktioner og applikationer
Fordele : Lithiumjernfosfat (LiFePO4) batterier er kendt for deres lange levetid, stabile struktur og pålidelige sikkerhed,
Ansøgninger : I elektriske køretøjer, vedvarende energifelter, materialehåndtering , golfvogne , marine og ESS felter.
Hvorfor LiFePO4 skal forbindes i serie og parallel
LiFePO4-batterier er forbundet i serie og parallelt for at opnå spænding og kapacitet i forskellige applikationer.
· Serieforbindelse : Flere batterier er forbundet ende mod ende for at øge den samlede spænding.
· Parallelforbindelse : Flere batterier er forbundet side om side for at øge kapaciteten og strømudgangen.
Ved korrekt at bruge serie- og parallelforbindelsen af LiFePO4-batterier kan brugerne tilpasse batterikonfigurationen til at opfylde behovene for specifikke enheder.
1.LiFePO4 serieforbindelse
A. LiFePO4-seriens drift
• LiFePO4 battericeller er forbundet ende mod ende, med den positive terminal af en celle forbundet med den negative terminal af en anden celle.
• Ved seriekobling forbliver kapaciteten uændret, og den samlede spænding stiger til summen af alle individuelle celler.
• Den nominelle spænding på LiFePO4 batterier er normalt 3,2V, for eksempel kan 4 3,2V-batterier forbundet i serie få en 12,8V batteripakke, så serieforbindelse er essentiel til applikationer, der kræver højere spændinger.
Fordele for B.Serieforbindelse
Serietilslutning af LiFePO4-batterier har flere fordele, herunder:
• Højere udgangsspænding: Flere celler i serie øger batteripakkens samlede spændingsoutput, hvilket gør den velegnet til applikationer, der kræver højere spændinger. Med fire sæt 12V-batterier forbundet i serie, kan de levere i alt 48V.
• Mere effektiv energilagring: Cellerne i en seriebatteripakke deler belastningen ligeligt, hvilket sikrer, at hver celle oplades og aflades med samme hastighed. Som et resultat er der en højere effektivitet i den samlede energilagring.
• Serieforbindelsen er ideel til applikationer, der kræver høje spændinger, såsom elektriske køretøjer og solenergisystemer. Ud over at muliggøre effektiv energilagring sikrer den en jævn op- og afladning i batteripakken.
C. Ulemper Serieforbindelse
LiFePO4-batterier forbundet i serie har også nogle ulemper, herunder:
• Risiko for overpris: Forskellige battericeller i en seriebatteripakke kan aflades med forskellige hastigheder, hvilket resulterer i en ubalanceret spænding i batteripakken. Batteripakken kan forkortes i levetid, hvis nogle battericeller er overopladede.
• Lavere kapacitet: Batterier i serie har samme kapacitet som enkeltceller i en seriepakke. Batteripakker med serielle forbindelser har ikke en større samlet kapacitet.
Batterikapacitet og -alder skal være ens i en serie batteripakke for at undgå disse problemer. Desuden er korrekt opladning af batteripakken og overvågning af dens spænding afgørende for at forhindre overopladning og sikre dens effektivitet.
D. Serieovervejelser
Serieforbindelsesproblemer
Cellubalance:
I en serieforbindelse er det afgørende at sikre, at alle celler har lignende egenskaber, herunder kapacitet og intern modstand. Hvis der er en alvorlig ubalance mellem cellerne, kan en eller flere celler blive overopladet eller overafladet, hvilket resulterer i ydeevneforringelse og potentiel skade.
Kontrol af opladning/afladning:
LiFePO4-seriens batterier kræver omhyggelig styring af opladnings- og afladningsprocesserne. Det kan være skadeligt for den overordnede ydeevne og levetid for et batterisystem, hvis forskelle i opladnings- eller afladningshastigheder mellem cellerne ikke kontrolleres korrekt.
Levere løsninger
Balanceret opladning:
Det er muligt at løse problemet med ubalancerede celler i serie ved at implementere et balanceret opladningssystem. Ved at afbalancere ladningen til hver celle forhindres cellerne i at blive overopladet eller overafladet. Balancering kan opnås gennem aktive kredsløb eller passive metoder, såsom modstandsbaserede metoder.
Batteristyringssystem (BMS):
For serie LiFePO4 batterier, BMS kan varmt anbefales. Hver celle overvåges og kontrolleres af BMS for at sikre, at den fungerer inden for et sikkert område under opladning og afladning. Dette forlænger batteriets levetid og optimerer dets ydeevne ved at forhindre overopladning, overafladning og ekstreme temperaturer.
Balanceret opladning og en BMS kan effektivt afhjælpe problemer med serieforbindelser i LiFePO4 batterisystemer. Som et resultat vil batterisystemet fungere optimalt, have en længere levetid og være sikkert.
2.LiFePO4 parallelforbindelse
A. LiFePO4 paralleldrift
• LiFePO4 battericeller er forbundet side om side, med alle positive elektroder forbundet med hinanden og alle negative elektroder forbundet med hinanden.
• I denne metode øges batteriets samlede kapacitet ved at tilføje kapaciteten af alle tilsluttede batterier, mens spændingen forbliver uændret.
• For eksempel kan 2 100ah batterier tilsluttet parallelt få en 200ah batteripakke. Parallelforbindelse bør anvendes, når der kræves mere energilagring eller længere afladningstid uden stigende spænding.
B. Fordele ved parallelforbindelse
Der er flere fordele ved at tilslutte LiFePO4-batterier parallelt, herunder:
• Øget kapacitet : Når flere batterier er tilsluttet parallelt, øges batteripakkens samlede kapacitet, hvilket gør den velegnet til højeffektapplikationer. Hvis fire 12,8V 100AH batterier er forbundet parallelt, forbliver spændingen den samme, men kapaciteten øges til 400Ah.
• Reduceret risiko for overopladning : Batterierne i den parallelle batteripakke oplades og aflades uafhængigt, hvilket reducerer risikoen for overopladning. Derfor er hele batteripakken mere sikker og har længere levetid.
• Anvendelse : Effektiv energilagring gennem ensartet opladning og afladning af batteripakken er meget velegnet til off-grid og backup strømsystemer til solenergiproduktionssystemer .
C. Ulemper Parallelforbindelse
LiFePO4-batterier forbundet i serie har også nogle ulemper, herunder:
• Risiko for overpris: Forskellige battericeller i en seriebatteripakke kan aflades med forskellige hastigheder, hvilket resulterer i en ubalanceret spænding i batteripakken. Batteripakken kan forkortes i levetid, hvis nogle battericeller er overopladede.
• Energilagringseffektiviteten er lav: Batterier i serie har samme kapacitet som enkeltceller i en seriepakke. Batteripakker med serielle forbindelser har ikke en større samlet kapacitet.
Batterikapacitet og -alder skal være ens i en serie batteripakke for at undgå disse problemer. Desuden er korrekt opladning af batteripakken og overvågning af dens spænding afgørende for at forhindre overopladning og sikre dens effektivitet.
D.Parallelle overvejelser
Parallelle forbindelser og potentielle problemer
Ujævn opladning/afladning:
LiFePO4-batterier tilsluttet parallelt kan opleve ujævn opladning eller afladning. Der kan være forskelle i intern modstand og kapacitet, der får batterier til at oplade mere eller aflade hurtigere end andre på grund af ubalancer. Batteriets ydeevne og levetid kan blive påvirket af dette.
Temperaturkontrol:
Temperaturstyring kan også være en udfordring med parallelforbindelser. Batterisystemets samlede temperatur kan blive påvirket, hvis et eller flere af batterierne i parallelforbindelsen genererer for høj varme under opladning eller afladning. Følgelig kan effektiviteten blive reduceret, aldring kan fremskyndes, og der kan opstå sikkerhedsrisici.
At levere løsninger
Balanceret udledning:
LiFePO4 batterisystemer med parallel opladning eller afladning kan drage fordel af et afbalanceret afladningssystem. I dette tilfælde bruges et batteristyringssystem (BMS) til at overvåge og kontrollere afladningsprocessen, hvilket sikrer, at hvert batteri bidrager proportionalt til belastningen. Ud over at forhindre overafladning af individuelle batterier fremmer det ensartet udnyttelse af batterikapaciteten.
Temperaturovervågningssystemer:
For at sikre korrekt temperaturkontrol i parallelle LiFePO4-batterisystemer er et temperaturovervågningssystem afgørende. Temperaturen på hvert batteri overvåges løbende af temperaturfølere på disse systemer. Det er muligt at reducere opladnings-/afladningshastigheden eller sørge for tilstrækkelig afkøling, hvis et batteri overskrider sikre temperaturgrænser.
Balancerede afgangs- og temperaturovervågningssystemer effektivt kan løse potentielle problemer med parallelforbindelser i LiFePO4-batterier. Ud over at maksimere batterikapaciteten sikrer disse løsninger korrekt temperaturstyring og optimerer derved ydeevne, levetid og sikkerhed.
3.LiFePO4 batteri serie VS parallelforbindelse
Ligheder:
① Forbedre batteriets ydeevne:
LiFePO4-batterier kan tilsluttes i serie og parallelt for at forbedre deres generelle ydeevne, med serieforbindelse, der forbedrer spændingsudgangen og parallelforbindelsen, der forbedrer kapaciteten.
② Stort udvalg af anvendelser:
Der er mange applikationer til serie- og parallelforbindelser, herunder autocampere, skibe og solcellehuse. Ud over elektriske køretøjer kan de også bruges som strømkilder uden for nettet.
Forskelle:
① Udgangsspænding:
Batteripakkens spændingsudgang øges ved at forbinde LiFePO4-batterier i serie. En batteripakke med fire 12V-batterier forbundet i serie vil producere 48V, når batterierne er serieforbundne. I modsætning hertil øger parallelforbindelse af LiFePO4-batterier batteripakkens samlede kapacitet, men spændingsudgangen forbliver den samme.
② Kapacitet:
Batteripakkens samlede kapacitet kan øges ved at parallelisere lithiumjernfosfatbatterier, f.eks. 4 100Ah-batterier forbundet parallelt giver 400Ah. Imidlertid vil paralleliserede lithiumjernfosfatbatterier kun øge batteripakkens udgangsspænding, ikke dens samlede kapacitet.
③ Effektivitet:
På grund af evnen til at oplade og aflade hver celle eller batteripakke uafhængigt, er LiFePO4-batterier normalt mere effektive parallelt end i serier. Batteripakken vil ikke blive påvirket af fejl eller beskadigelse af en celle eller batteripakke. I modsætning hertil, hvis en celle eller batteripakke i en seriebatteripakke fejler eller er beskadiget, vil det påvirke hele pakkens ydeevne.
④ Omkostninger:
På grund af de ekstra ledninger og hardware, der er nødvendige for at sikre korrekt drift og sikkerhed af batteripakken, er parallelle LiFePO4-batterier generelt dyrere end at forbinde dem i serie. Nogle applikationer kan dog retfærdiggøre de ekstra omkostninger på grund af den øgede kapacitet og effektivitet.
LiFePO4-batterier kan tilsluttes serielt eller parallelt afhængigt af applikationen. Når der kræves højspændingsudgang, er serieforbindelser den bedste mulighed. Parallelle forbindelser er bedst, hvis der kræves høj kapacitet. På trods af deres respektive fordele og ulemper er begge konfigurationer i stand til at forbedre den samlede batteriydelse i en række forskellige applikationer, såsom autocampere, skibe og solcellehuse. Omkostningerne, effektiviteten og spændingsoutput af en konfiguration skal også overvejes for at bestemme, hvilken konfiguration der passer bedst til dine behov.
4. Parallelle og seriemæssige overvejelser
For at sikre optimal ydeevne og sikkerhed, når du tilslutter LiFePO4-batterier parallelt, skal du overveje følgende punkter:
Konsistens:
Parallelle forbindelser kræver celler eller batteripakker med de samme specifikationer, inklusive spænding, kapacitet og alder. Når cellerne ikke er afstemt, kan opladning og afladning være ubalanceret, hvilket øger risikoen for batterifejl.
Balance:
Opretholdelse af balance og forebyggelse af overopladning eller underopladning af hver celle eller batteripakke kræver overvågning af ladetilstanden for hver celle eller batteripakke. På denne måde har batteripakken en længere og sikrere levetid.
Ledningsføring:
Parallelle forbindelser skal tilsluttes korrekt, for at batteripakken kan fungere effektivt og sikkert. Ledningsfejl kan forårsage kortslutninger og andre farlige forhold.
Følgende punkter bør overvejes, når LiFePO4-batterier tilsluttes i serie:
Konsistens:
Ved serieforbindelse er det vigtigt at bruge celler eller batteripakker med de samme specifikationer, herunder spænding, kapacitet og alder. På grund af den ubalancerede spændingsfordeling kan over- eller underopladning af individuelle celler eller batteripakker forekomme, når cellerne ikke er matchede.
Opladning:
Overopladning kan forekomme i en serieforbindelse, når en celle eller batteripakke afslutter opladningen før de andre. For at undgå dette anbefales det at bruge et batteristyringssystem (BMS) til at overvåge spændingen i hver celle eller batteripakke.
Sikkerhed:
Elektrisk stød er mere tilbøjelige til at opstå, når den er forbundet i serie, fordi den samlede spændingsudgang stiger. Af sikkerhedsmæssige årsager bør batteripakken være ordentligt isoleret og jordet.
Derudover anbefales det ikke at forbinde nye og gamle batterier (købt inden for 3-6 måneder) sammen, da de kan have forskellige interne modstande, hvilket vil påvirke batteripakkens samlede ydeevne. Det er også vigtigt at bruge lithium-ion-batterier med ensartet ydeevne og aldrig blande lithium-ion-batterier af forskellige mærker, kapaciteter eller typer. Sørg endelig for, at polariseringen af batterierne er korrekt for at forhindre spændingsfald.
5. Serie- og parallelforbindelsestilfælde
Elektriske køretøjer:
For at opfylde spændings- og kapacitetskravene til effektiv fremdrift bruger elektriske køretøjer (EV'er) ofte serie- og parallelforbindelser. LiFePO4 batterier er forbundet i serie for at opnå høj spænding, mens parallelle forbindelser bruges til at øge effekt og kapacitet.
Solvarmesystemer:
Serie- og parallelforbindelser bruges ofte i solcellelagersystemer for at optimere energilagring og -udnyttelse. I serieforbindelser opnås højere spændingsniveauer for effektiv energilagring, hvorimod der i parallelforbindelser lagres mere solpanelenergi.
Udforsk årsagerne og konsekvenserne af brugen
Elektriske køretøjer:
Effekten og ydeevnen for elbiler forbedres af serieforbindelser, som muliggør højere spændinger. Resultatet er højere hastigheder og en længere rækkevidde for elbiler. Parallelle forbindelser øger dog batteripakkens kapacitet, hvilket muliggør længere køretider og kontinuerlig strømforsyning. Ved at kombinere parallel- og serieforbindelser opnår elbiler optimal spænding, kapacitet og effekt, balancerer ydeevne og rækkevidde.
Solenergilagringssystemer:
Det er vigtigt at have serieforbindelser i solenergilagringssystemer for at opnå de højere spændinger, der kræves for effektiv energilagring. Det forbedrer inverterkompatibiliteten og maksimerer energikonverteringseffektiviteten. I modsætning hertil kan parallelisering øge den samlede kapacitet af energilagringssystemet, hvilket gør det muligt at lagre mere solenergi. Systemer, der anvender serie- og parallelforbindelser, kan effektivt lagre og levere solenergi, hvilket reducerer netafhængigheden og fremmer selvforsyning.
Optimering af spænding, kapacitet og effekt af LiFePO4 batterisystemer med serie- og parallelforbindelser kan resultere i forbedret ydeevne, længere driftstider og forbedret energilagring. Som et resultat har elektriske køretøjer været i stand til at nå højere hastigheder og køre over længere rækkevidde, og solenergilagringssystemer har været i stand til at lagre mere energi og levere pålidelig strøm i spidsbelastningsperioder.
Konklusion
Parallel- og serieforbindelse af LiFePO4-batterier kan forbedre den overordnede ydeevne og bruges ofte i forskellige applikationer. For optimal ydeevne og sikkerhed er det vigtigt at tage nogle forholdsregler, når du tilslutter disse batterier.
Parallelforbindelse kræver ensartethed, balance og korrekt ledningsføring, mens serieforbindelse kræver ensartethed, opladning og sikkerhed.
Derudover er det vigtigt ikke at tilslutte gamle og nye batterier, bruge batterier med stabil ydeevne og være opmærksom på deres polaritet. Når vi følger disse forholdsregler, kan vores LiFePO4-batteripakke fungere effektivt og sikkert.
Hvis du har batterirelaterede spørgsmål, er du velkommen til at kontakte vores batterieksperter.