Branchenanwendung
Produkttyp
LiFePO4-Serie und Parallel: Umfassender Leitfaden
Funktionen und Anwendungen von LiFePO4
Vorteile : Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LiFePO4) sind bekannt für ihre lange Lebensdauer, stabile Struktur und zuverlässige Sicherheit.
Anwendungen : In Elektrofahrzeugen, erneuerbaren Energiefeldern, Materialtransport , Golfwagen , Marine Und ESS Felder.
Warum LiFePO4 in Reihe und parallel geschaltet werden muss
LiFePO4-Batterien werden in Reihe und parallel geschaltet, um in verschiedenen Anwendungen Spannung und Kapazität zu erreichen.
· Reihenschaltung : Mehrere Batterien werden Ende an Ende verbunden, um die Gesamtspannung zu erhöhen.
· Parallelschaltung : Mehrere Batterien werden nebeneinander angeschlossen, um die Kapazität und Stromabgabe zu erhöhen.
Durch die richtige Nutzung der Reihen- und Parallelschaltung von LiFePO4-Batterien können Benutzer die Batteriekonfiguration an die Anforderungen bestimmter Geräte anpassen.
1.LiFePO4-Reihenschaltung
A. Betrieb der LiFePO4-Serie
• LiFePO4-Batteriezellen sind Ende an Ende mit dem Pluspol verbunden Der Anschluss einer Zelle ist mit dem Minuspol einer anderen Zelle verbunden.
• Durch die Reihenschaltung bleibt die Kapazität unverändert und die Gesamtspannung erhöht sich auf die Summe aller Einzelzellen.
• Der Nominalwert Spannung von LiFePO4 Batterien haben normalerweise eine Spannung von 3,2 V. Beispielsweise können vier in Reihe geschaltete 3,2-V-Batterien einen 12,8-V-Akku ergeben. Daher ist eine Reihenschaltung für Anwendungen, die höhere Spannungen erfordern, unerlässlich.
B. Vorteile der Reihenschaltung
Vorteile der Reihenschaltung von LiFePO4-Batterien:
• Höhere Ausgangsspannung: Durch die Reihenschaltung mehrerer Batterien erhöht sich die Gesamtspannung des Batteriepakets, sodass es sich für Hochspannungsanwendungen eignet, beispielsweise für die Reihenschaltung von vier 12-V-Batterien, um eine Spannung von 48 V zu erhalten.
• Effizientere Energiespeicherung: In Reihe geschaltete Batteriepakete teilen die Last gleichmäßig auf und stellen so sicher, dass die Batterien mit der gleichen Geschwindigkeit geladen und entladen werden. Dadurch ergibt sich eine höhere Effizienz der gesamten Energiespeicherung.
• Die Reihenschaltung ist ideal für Anwendungen, die hohe Spannungen erfordern, wie z. B. Elektrofahrzeuge und Solarstromanlagen.
C. Nachteile Reihenschaltung
In Reihe geschaltete LiFePO4-Batterien haben auch einige Nachteile, darunter:
• Überladungsrisiko: Verschiedene Batteriezellen in einem in Reihe geschalteten Batteriepaket können unterschiedlich schnell entladen werden, was zu einer unausgeglichenen Spannung im Batteriepaket führt. Die Lebensdauer des Akkus kann verkürzt werden, wenn einige Akkuzellen überladen sind.
• Geringere Kapazität: In Reihe geschaltete Batterien haben die gleiche Kapazität wie einzelne Zellen in einer Reihenschaltung. Akkupacks mit serieller Verbindung haben keine größere Gesamtkapazität.
Um diese Probleme zu vermeiden, müssen die Batteriekapazitäten und das Batteriealter in einem Serienbatteriesatz ähnlich sein. Darüber hinaus sind das ordnungsgemäße Laden des Akkus und die Überwachung seiner Spannung unerlässlich, um ein Überladen zu verhindern und seine Effizienz sicherzustellen.
D. Überlegungen zur Serie
Probleme mit der Reihenschaltung
Zellungleichgewicht:
Bei einer Reihenschaltung ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Zellen ähnliche Eigenschaften haben, einschließlich Kapazität und Innenwiderstand. Bei einem starken Ungleichgewicht zwischen den Zellen können eine oder mehrere Zellen überladen oder entladen werden, was zu Leistungseinbußen und möglichen Schäden führen kann.
Lade-/Entladesteuerung:
Akkus der LiFePO4-Serie erfordern eine sorgfältige Steuerung der Lade- und Entladevorgänge. Es kann sich nachteilig auf die Gesamtleistung und Lebensdauer eines Batteriesystems auswirken, wenn Unterschiede in den Lade- oder Entladeraten zwischen Zellen nicht ordnungsgemäß kontrolliert werden.
Bieten Sie Lösungen an
Ausgewogenes Laden:
Es ist möglich, das Problem unausgeglichener Zellen in Reihe zu lösen, indem ein ausgeglichenes Ladesystem implementiert wird. Durch den Ladungsausgleich jeder Zelle wird verhindert, dass die Zellen überladen oder entladen werden. Der Ausgleich kann durch aktive Schaltkreise oder passive Methoden, beispielsweise widerstandsbasierte Methoden, erreicht werden.
Batteriemanagementsystem (BMS):
Für LiFePO4-Akkus der Serie BMS sind sehr zu empfehlen. Jede Zelle wird vom BMS überwacht und gesteuert, um sicherzustellen, dass sie beim Laden und Entladen innerhalb eines sicheren Bereichs arbeitet. Dies verlängert die Lebensdauer des Akkus und optimiert seine Leistung, indem Überladung, Tiefentladung und extreme Temperaturen verhindert werden.
Durch ausgewogenes Laden und ein BMS können Probleme mit Reihenschaltungen in LiFePO4-Batteriesystemen wirksam gemildert werden. Dadurch wird das Batteriesystem optimal funktionieren, eine längere Lebensdauer haben und sicher sein.
2.LiFePO4-Parallelschaltung
A. LiFePO4-Parallelbetrieb
• LiFePO4-Batteriezellen sind nebeneinander angeschlossen, wobei alle positiven Elektroden miteinander verbunden und alle negativen Elektroden miteinander verbunden sind.
• Bei dieser Methode wird die Gesamtkapazität der Batterie durch Addition der Kapazitäten aller angeschlossenen Batterien erhöht, während die Spannung unverändert bleibt.
• Beispielsweise können zwei parallel geschaltete 100-Ah-Batterien ein 200-Ah-Batteriepaket ergeben. Eine Parallelschaltung sollte gewählt werden, wenn mehr Energiespeicherung oder eine längere Entladezeit ohne Erhöhung der Spannung erforderlich ist.
B. Vorteile der Parallelschaltung
Die Parallelschaltung von LiFePO4-Batterien bietet mehrere Vorteile, darunter:
• Erhöhte Kapazität : Wenn mehrere Batterien parallel geschaltet werden, erhöht sich die Gesamtkapazität des Batteriepakets, wodurch es für Anwendungen mit hoher Leistung geeignet ist. Wenn vier 12,8V 100AH Batterien Werden parallel geschaltet, bleibt die Spannung gleich, die Kapazität erhöht sich jedoch auf 400Ah.
• Reduziertes Risiko einer Überladung : Die Batterien im Parallelbatteriesatz werden unabhängig voneinander geladen und entladen, wodurch das Risiko einer Überladung verringert wird. Dadurch ist der gesamte Akku sicherer und hat eine längere Lebensdauer.
• Anwendung : Effiziente Energiespeicherung durch gleichmäßiges Laden und Entladen des Batteriepakets eignet sich sehr gut für netzunabhängige und Notstromsysteme Solarstromerzeugungssysteme .
C. Nachteile Parallelschaltung
In Reihe geschaltete LiFePO4-Batterien haben auch einige Nachteile, darunter:
• Überladungsrisiko: Verschiedene Batteriezellen in einem in Reihe geschalteten Batteriepaket können unterschiedlich schnell entladen werden, was zu einer unausgeglichenen Spannung im Batteriepaket führt. Die Lebensdauer des Akkus kann verkürzt werden, wenn einige Akkuzellen überladen sind.
• Die Effizienz der Energiespeicherung ist gering: In Reihe geschaltete Batterien haben die gleiche Kapazität wie einzelne Zellen in einer Reihenschaltung. Akkupacks mit serieller Verbindung haben keine größere Gesamtkapazität.
Um diese Probleme zu vermeiden, müssen die Batteriekapazitäten und das Batteriealter in einem Serienbatteriesatz ähnlich sein. Darüber hinaus sind das ordnungsgemäße Laden des Akkus und die Überwachung seiner Spannung von entscheidender Bedeutung, um ein Überladen zu verhindern und seine Effizienz sicherzustellen.
D. Parallele Überlegungen
Parallele Verbindungen und mögliche Probleme
Ungleichmäßiges Laden/Entladen:
Bei parallel geschalteten LiFePO4-Akkus kann es zu ungleichmäßigem Laden oder Entladen kommen. Es kann Unterschiede im Innenwiderstand und in der Kapazität geben, die dazu führen, dass Akkus aufgrund von Ungleichgewichten stärker geladen oder schneller entladen werden als andere. Dadurch können Leistung und Lebensdauer des Akkus beeinträchtigt werden.
Temperaturkontrolle:
Auch bei Parallelschaltungen kann die Temperaturregelung eine Herausforderung darstellen. Die Gesamttemperatur des Batteriesystems kann beeinträchtigt werden, wenn eine oder mehrere der parallel geschalteten Batterien beim Laden oder Entladen übermäßige Wärme erzeugen. Dadurch kann die Effizienz sinken, die Alterung kann beschleunigt werden und es können Sicherheitsrisiken entstehen.
Bereitstellung von Lösungen
Ausgewogene Entladung:
LiFePO4-Batteriesysteme mit parallelem Laden oder Entladen können von einem ausgeglichenen Entladesystem profitieren. In diesem Fall wird ein Batteriemanagementsystem (BMS) verwendet, um den Entladevorgang zu überwachen und zu steuern und sicherzustellen, dass jede Batterie proportional zur Belastung beiträgt. Es verhindert nicht nur eine Tiefentladung einzelner Batterien, sondern fördert auch die gleichmäßige Nutzung der Batteriekapazität.
Temperaturüberwachungssysteme:
Um eine ordnungsgemäße Temperaturkontrolle in parallelen LiFePO4-Batteriesystemen sicherzustellen, ist ein Temperaturüberwachungssystem unerlässlich. Die Temperatur jeder Batterie wird bei diesen Systemen kontinuierlich durch Temperatursensoren überwacht. Es ist möglich, die Lade-/Entladerate zu reduzieren oder für ausreichende Kühlung zu sorgen, wenn eine Batterie sichere Temperaturgrenzen überschreitet.
Ausgewogene Entladungs- und Temperaturüberwachungssysteme kann potenzielle Probleme mit Parallelschaltungen in LiFePO4-Batterien wirksam angehen. Diese Lösungen maximieren nicht nur die Batteriekapazität, sondern sorgen auch für ein ordnungsgemäßes Temperaturmanagement und optimieren so Leistung, Lebensdauer und Sicherheit.
3.LiFePO4-Batterieserie VS Parallelschaltung
Ähnlichkeiten:
① Verbessern Sie die Batterieleistung:
LiFePO4-Batterien können zur Verbesserung ihrer Gesamtleistung in Reihe und parallel geschaltet werden, wobei die Reihenschaltung die Spannungsabgabe und die Parallelschaltung die Kapazität erhöht.
② Vielfältige Einsatzmöglichkeiten:
Es gibt viele Anwendungen für Reihen- und Parallelschaltungen, einschließlich Wohnmobile, Schiffe und Solarhäuser. Neben Elektrofahrzeugen können sie auch als netzunabhängige Stromquellen eingesetzt werden.
Unterschiede:
①Spannungsausgang:
Durch die Reihenschaltung von LiFePO4-Batterien wird die Ausgangsspannung des Batteriepacks erhöht. Ein Akkupack mit vier in Reihe geschalteten 12-V-Batterien erzeugt 48 V, wenn die Batterien in Reihe geschaltet sind. Im Gegensatz dazu erhöht die Parallelschaltung von LiFePO4-Akkus die Gesamtkapazität des Akkupacks, die Spannungsabgabe bleibt jedoch gleich.
② Kapazität:
Die Gesamtkapazität des Batteriepakets kann durch Parallelschaltung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien erhöht werden. Beispielsweise ergeben 4 parallel geschaltete 100-Ah-Batterien 400 Ah. Allerdings erhöht die Parallelschaltung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien nur die Spannungsabgabe des Batteriepakets, nicht seine Gesamtkapazität.
③ Effizienz:
Aufgrund der Möglichkeit, jede Zelle oder jedes Batteriepaket unabhängig zu laden und zu entladen, sind LiFePO4-Batterien in der Regel in Parallelschaltung effizienter als in Reihe. Der Akkupack wird durch den Ausfall oder die Beschädigung einer Zelle oder eines Akkupacks nicht beeinträchtigt. Wenn hingegen eine Zelle oder ein Akkupack in einem Reihenakkupack ausfällt oder beschädigt wird, wirkt sich dies auf die Leistung des gesamten Packs aus.
④ Kosten:
Aufgrund der zusätzlichen Verkabelung und Hardware, die erforderlich sind, um den ordnungsgemäßen Betrieb und die Sicherheit des Batteriesatzes zu gewährleisten, ist die Parallelschaltung von LiFePO4-Batterien im Allgemeinen teurer als die Reihenschaltung. Bei einigen Anwendungen können die zusätzlichen Kosten jedoch aufgrund der erhöhten Kapazität und Effizienz gerechtfertigt sein.
LiFePO4-Akkus können je nach Anwendung seriell oder parallel geschaltet werden. Wenn eine hohe Ausgangsspannung erforderlich ist, sind Reihenschaltungen die beste Option. Parallelverbindungen eignen sich am besten, wenn eine hohe Kapazität erforderlich ist. Trotz ihrer jeweiligen Vor- und Nachteile sind beide Konfigurationen in der Lage, die Gesamtleistung der Batterie in einer Vielzahl von Anwendungen wie Wohnmobilen, Schiffen und Solarhäusern zu verbessern. Auch Kosten, Effizienz und Spannungsausgang einer Konfiguration müssen berücksichtigt werden, um zu bestimmen, welche Konfiguration für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist.
4. Überlegungen zu Parallelen und Reihen
Um optimale Leistung und Sicherheit beim Parallelschalten von LiFePO4-Akkus zu gewährleisten, beachten Sie folgende Punkte:
Konsistenz:
Parallelschaltungen erfordern Zellen oder Akkupacks mit denselben Spezifikationen, einschließlich Spannung, Kapazität und Alter. Wenn die Zellen nicht aufeinander abgestimmt sind, kann es zu einem Ungleichgewicht beim Laden und Entladen kommen, was das Risiko eines Batterieausfalls erhöht.
Gleichgewicht:
Um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und ein Über- oder Unterladen jeder Zelle oder jedes Batteriepakets zu verhindern, muss der Ladezustand jeder Zelle oder jedes Batteriepakets überwacht werden. Auf diese Weise hat der Akku eine längere und sicherere Lebensdauer.
Verdrahtung:
Parallelverbindungen müssen korrekt verdrahtet sein, damit der Akku effizient und sicher funktioniert. Verdrahtungsfehler können zu Kurzschlüssen und anderen gefährlichen Zuständen führen.
Bei der Reihenschaltung von LiFePO4-Akkus sind folgende Punkte zu beachten:
Konsistenz:
Bei der Reihenschaltung von Batterien ist es wichtig, Zellen oder Batteriepakete mit denselben Spezifikationen zu verwenden – Spannung, Kapazität und Alter. Nicht übereinstimmende Zellen können zu einer unausgeglichenen Spannungsverteilung führen, was zu einer Über- oder Unterladung einzelner Einheiten führt.
Aufladen:
Es kann zu einer Überladung kommen, wenn eine Zelle oder ein Akkupack den Ladevorgang vor den anderen abschließt. Um dies zu verhindern, ist es ratsam, ein Batteriemanagementsystem (BMS) zu verwenden, das die Spannung jeder Zelle oder jedes Batteriepakets überwacht.
Sicherheit:
Die Reihenschaltung von Batterien erhöht die Gesamtspannungsabgabe und erhöht das Risiko eines Stromschlags. Stellen Sie aus Sicherheitsgründen sicher, dass der Akku ordnungsgemäß isoliert und geerdet ist.
Vermeiden Sie außerdem, neue und alte Batterien miteinander zu verbinden, insbesondere wenn diese innerhalb der letzten 3–6 Monate gekauft wurden, da unterschiedliche Innenwiderstände die Gesamtleistung beeinträchtigen können. Verwenden Sie immer Lithium-Ionen-Akkus mit gleichbleibender Leistung und mischen Sie niemals verschiedene Marken, Kapazitäten oder Typen. Überprüfen Sie abschließend, ob die Polarisierung der Batterien korrekt ist, um einen Spannungsabfall zu vermeiden.
5. Fälle von Reihen- und Parallelschaltung
Elektrofahrzeuge:
Um die Spannungs- und Kapazitätsanforderungen für einen effizienten Antrieb zu erfüllen, verwenden Elektrofahrzeuge (EVs) häufig Reihen- und Parallelschaltungen. LiFePO4-Batterien werden in Reihe geschaltet, um eine hohe Spannung zu erreichen, während Parallelschaltungen zur Erhöhung der Leistungsabgabe und Kapazität verwendet werden.
Solarspeichersysteme:
In Solarspeichersystemen werden häufig Reihen- und Parallelschaltungen eingesetzt, um die Energiespeicherung und -nutzung zu optimieren. Bei Reihenschaltungen werden höhere Spannungsniveaus für eine effiziente Energiespeicherung erreicht, wohingegen bei Parallelschaltungen mehr Solarpanel-Energie gespeichert wird.
Erkunden Sie die Gründe und Folgen der Nutzung
Elektrofahrzeuge:
Leistungsabgabe und Leistung von Elektrofahrzeugen werden durch Reihenschaltungen verbessert, die höhere Spannungen ermöglichen. Das Ergebnis sind höhere Geschwindigkeiten und eine größere Reichweite für Elektrofahrzeuge. Parallelschaltungen erhöhen jedoch die Kapazität des Akkupacks und ermöglichen so längere Fahrzeiten und eine kontinuierliche Stromversorgung. Durch die Kombination von Parallel- und Reihenschaltungen erreichen Elektrofahrzeuge eine optimale Spannung, Kapazität und Leistungsabgabe und sorgen so für ein ausgewogenes Verhältnis von Leistung und Reichweite.
Solarenergiespeichersysteme:
Um die für eine effiziente Energiespeicherung erforderlichen höheren Spannungen zu erreichen, sind Reihenschaltungen in Solarenergiespeichersystemen unerlässlich. Es verbessert die Wechselrichterkompatibilität und maximiert die Effizienz der Energieumwandlung. Im Gegensatz dazu kann die Parallelschaltung die Gesamtkapazität des Energiespeichersystems erhöhen, sodass mehr Solarenergie gespeichert werden kann. Systeme, die Reihen- und Parallelschaltungen nutzen, können Solarenergie effizient speichern und bereitstellen, wodurch die Netzabhängigkeit verringert und die Autarkie gefördert wird.
Die Optimierung von Spannung, Kapazität und Leistungsabgabe von LiFePO4-Batteriesystemen mit Reihen- und Parallelschaltungen kann zu einer verbesserten Leistung, längeren Betriebszeiten und einer verbesserten Energiespeicherung führen. Dadurch konnten Elektrofahrzeuge höhere Geschwindigkeiten erreichen und größere Reichweiten zurücklegen, und Solarenergiespeichersysteme konnten mehr Energie speichern und in Spitzenzeiten zuverlässig Strom liefern.
Abschluss
Die Parallel- und Reihenschaltung von LiFePO4-Batterien kann die Gesamtleistung verbessern und wird häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Für optimale Leistung und Sicherheit müssen beim Anschließen dieser Batterien die folgenden Maßnahmen befolgt werden.
Parallele Verbindungen erfordern Gleichmäßigkeit, Ausgewogenheit und eine ordnungsgemäße Verkabelung, während bei Reihenverbindungen Gleichmäßigkeit, ordnungsgemäße Ladung und Sicherheit im Vordergrund stehen.
Vermeiden Sie außerdem das Mischen alter und neuer Batterien, verwenden Sie Batterien mit stabiler Leistung und achten Sie auf die richtige Polarität. Durch die Einhaltung dieser Vorsichtsmaßnahmen können unsere LiFePO4-Akkus effizient und sicher betrieben werden.
Bei Fragen zum Thema Batterien können Sie sich gerne an unsere Batterieexperten wenden.