Zastosowanie branżowe
Typ produktu
Seria LiFePO4 i równoległa: kompleksowy przewodnik
Funkcje i zastosowania LiFePO4
Zalety : Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4) znane są z długiej żywotności, stabilnej konstrukcji i niezawodnego bezpieczeństwa,
Aplikacje : W pojazdach elektrycznych, polach energii odnawialnej, obsługa materiałów , wózki golfowe , morski I ES pola.
Dlaczego LiFePO4 należy łączyć szeregowo i równolegle
Akumulatory LiFePO4 można łączyć szeregowo i równolegle, aby uzyskać napięcie i pojemność w różnych zastosowaniach.
· Połączenie szeregowe : Wiele akumulatorów jest połączonych końcami, aby zwiększyć całkowite napięcie.
· Połączenie równoległe : Wiele akumulatorów jest podłączonych obok siebie, aby zwiększyć pojemność i prąd wyjściowy.
Dzięki odpowiedniemu wykorzystaniu szeregowego i równoległego połączenia akumulatorów LiFePO4 użytkownicy mogą dostosować konfigurację akumulatorów do potrzeb konkretnych urządzeń.
1. Połączenie szeregowe LiFePO4
A. Działanie serii LiFePO4
• Ogniwa akumulatora LiFePO4 są połączone końcami z biegunem dodatnim zacisk jednego ogniwa podłączony do ujemnego zacisku innego ogniwa.
• Łącząc szeregowo, pojemność pozostaje niezmieniona, a całkowite napięcie wzrasta do sumy wszystkich poszczególnych ogniw.
• Wartość nominalna napięcie LiFePO4 akumulatory mają zwykle napięcie 3,2 V, na przykład 4 akumulatory 3,2 V połączone szeregowo dają zestaw akumulatorów o napięciu 12,8 V, więc połączenie szeregowe jest niezbędne w zastosowaniach wymagających wyższych napięć.
Zalety połączenia serii B
Łączenie akumulatorów LiFePO4 szeregowo ma kilka zalet, do których należą:
• Wyższe napięcie wyjściowe: Wiele ogniw połączonych szeregowo zwiększa całkowite napięcie wyjściowe pakietu akumulatorowego, dzięki czemu nadaje się on do zastosowań wymagających wyższych napięć. Przy czterech zestawach akumulatorów 12 V połączonych szeregowo mogą zapewnić łącznie 48 V.
• Bardziej wydajne magazynowanie energii: Ogniwa w akumulatorze szeregowym dzielą obciążenie równomiernie, zapewniając, że każde ogniwo ładuje się i rozładowuje z tą samą szybkością. W rezultacie ogólna efektywność magazynowania energii jest wyższa.
• Połączenie szeregowe jest idealne do zastosowań wymagających wysokiego napięcia, takich jak pojazdy elektryczne i systemy energii słonecznej. Oprócz umożliwienia wydajnego magazynowania energii, zapewnia równomierne ładowanie i rozładowywanie akumulatora.
C. Wady połączenia szeregowego
Akumulatory LiFePO4 połączone szeregowo mają również pewne wady, do których należą:
• Ryzyko przeładowania: Różne ogniwa akumulatorów w zestawie akumulatorów mogą rozładowywać się z różną szybkością, co powoduje niezrównoważone napięcie w zestawie akumulatorów. Jeśli niektóre ogniwa akumulatora zostaną przeładowane, żywotność akumulatora może zostać skrócona.
• Niższa pojemność: Baterie połączone szeregowo mają taką samą pojemność jak pojedyncze ogniwa połączone szeregowo. Zestawy akumulatorów z połączeniem szeregowym nie mają większej pojemności całkowitej.
Aby uniknąć tych problemów, pojemność i wiek akumulatorów w przypadku akumulatorów szeregowych muszą być podobne. Ponadto prawidłowe ładowanie pakietu akumulatorów i monitorowanie jego napięcia są niezbędne, aby zapobiec przeładowaniu i zapewnić jego wydajność.
D. Rozważania dotyczące serii
Problemy z połączeniem szeregowym
Brak równowagi komórkowej:
W przypadku połączenia szeregowego niezwykle ważne jest, aby wszystkie ogniwa miały podobne właściwości, w tym pojemność i rezystancję wewnętrzną. W przypadku poważnego braku równowagi pomiędzy ogniwami, jedno lub więcej ogniw może zostać przeładowane lub nadmiernie rozładowane, co skutkuje pogorszeniem wydajności i potencjalnym uszkodzeniem.
Kontrola ładowania/rozładowania:
Akumulatory serii LiFePO4 wymagają starannego zarządzania procesami ładowania i rozładowywania. Może to mieć szkodliwy wpływ na ogólną wydajność i żywotność systemu akumulatorowego, jeśli różnice w szybkości ładowania lub rozładowania pomiędzy ogniwami nie są odpowiednio kontrolowane.
Dostarczaj rozwiązania
Zrównoważone ładowanie:
Problem niezrównoważonych ogniw połączonych szeregowo można rozwiązać poprzez wdrożenie zrównoważonego systemu ładowania. Równoważąc ładunek w każdym ogniwie, zapobiega się przeładowaniu lub nadmiernemu rozładowaniu ogniw. Równoważenie można osiągnąć za pomocą obwodów aktywnych lub metod pasywnych, takich jak metody oparte na rezystancji.
System zarządzania baterią (BMS):
W przypadku akumulatorów serii LiFePO4, BMS są wysoce zalecane. Każde ogniwo jest monitorowane i kontrolowane przez BMS, aby zapewnić jego działanie w bezpiecznym zakresie podczas ładowania i rozładowywania. Wydłuża to żywotność akumulatora i optymalizuje jego wydajność, zapobiegając przeładowaniu, nadmiernemu rozładowaniu i ekstremalnym temperaturom.
Zrównoważone ładowanie i BMS mogą skutecznie złagodzić problemy z połączeniami szeregowymi w systemach akumulatorów LiFePO4. W rezultacie system akumulatorowy będzie działał optymalnie, miał dłuższą żywotność i był bezpieczny.
2. Połączenie równoległe LiFePO4
A. Praca równoległa LiFePO4
• Ogniwa akumulatora LiFePO4 są połączone obok siebie, przy czym wszystkie elektrody dodatnie są połączone ze sobą, a wszystkie elektrody ujemne są ze sobą połączone.
• W tej metodzie całkowitą pojemność akumulatora zwiększa się poprzez dodanie pojemności wszystkich podłączonych akumulatorów, przy czym napięcie pozostaje niezmienione.
• Na przykład, 2 akumulatory 100ah połączone równolegle mogą dać pakiet akumulatorów 200ah. Połączenie równoległe należy zastosować, gdy wymagane jest większe magazynowanie energii lub dłuższy czas rozładowania bez zwiększania napięcia.
B. Zalety połączenia równoległego
Połączenie równoległe akumulatorów LiFePO4 ma kilka zalet, do których należą:
• Zwiększona pojemność : Gdy wiele akumulatorów jest podłączonych równolegle, całkowita pojemność zestawu akumulatorów wzrasta, dzięki czemu nadaje się on do zastosowań wymagających dużej mocy. Jeśli cztery Akumulatory 12,8 V 100 Ah są połączone równolegle, napięcie pozostaje takie samo, ale pojemność wzrasta do 400Ah.
• Zmniejszone ryzyko przeładowania : Akumulatory w zestawie akumulatorów równoległych ładują się i rozładowują niezależnie, co zmniejsza ryzyko przeładowania. Dzięki temu cały pakiet akumulatorów jest bezpieczniejszy i ma dłuższą żywotność.
• Aplikacja : Efektywne magazynowanie energii poprzez równomierne ładowanie i rozładowywanie pakietu akumulatorów jest bardzo odpowiednie dla systemów zasilania poza siecią i rezerwowych systemy wytwarzania energii słonecznej .
C. Wady Połączenie równoległe
Akumulatory LiFePO4 połączone szeregowo mają również pewne wady, do których należą:
• Ryzyko przeładowania: Różne ogniwa akumulatorów w zestawie akumulatorów mogą rozładowywać się z różną szybkością, co powoduje niezrównoważone napięcie w zestawie akumulatorów. Jeśli niektóre ogniwa akumulatora zostaną przeładowane, żywotność akumulatora może zostać skrócona.
• Efektywność magazynowania energii jest niska: Baterie połączone szeregowo mają taką samą pojemność jak pojedyncze ogniwa połączone szeregowo. Zestawy akumulatorów z połączeniem szeregowym nie mają większej pojemności całkowitej.
Aby uniknąć tych problemów, pojemność i wiek akumulatorów w przypadku akumulatorów szeregowych muszą być podobne. Ponadto prawidłowe ładowanie pakietu akumulatorów i monitorowanie jego napięcia są niezbędne, aby zapobiec przeładowaniu i zapewnić jego wydajność.
D. Rozważania równoległe
Połączenia równoległe i potencjalne problemy
Nierównomierne ładowanie/rozładowanie:
Akumulatory LiFePO4 połączone równolegle mogą ulegać nierównomiernemu ładowaniu lub rozładowywaniu. Mogą występować różnice w rezystancji wewnętrznej i pojemności, które powodują większe ładowanie lub rozładowywanie akumulatorów niż inne z powodu braku równowagi. Może to mieć wpływ na wydajność i żywotność baterii.
Kontrola temperatury:
Kontrola temperatury może również stanowić wyzwanie w przypadku połączeń równoległych. Na ogólną temperaturę systemu akumulatorów może mieć wpływ fakt, że jeden lub więcej akumulatorów połączonych równolegle generuje nadmierne ciepło podczas ładowania lub rozładowywania. W rezultacie może dojść do zmniejszenia wydajności, przyspieszenia starzenia i powstania zagrożeń dla bezpieczeństwa.
Dostarczanie rozwiązań
Zrównoważone rozładowanie:
Systemy akumulatorów LiFePO4 z równoległym ładowaniem lub rozładowywaniem mogą skorzystać na zrównoważonym systemie rozładowania. W tym przypadku system zarządzania akumulatorem (BMS) służy do monitorowania i kontrolowania procesu rozładowania, zapewniając, że każdy akumulator ma proporcjonalny udział w obciążeniu. Oprócz zapobiegania nadmiernemu rozładowaniu poszczególnych akumulatorów, promuje równomierne wykorzystanie pojemności akumulatorów.
Systemy monitorowania temperatury:
Aby zapewnić odpowiednią kontrolę temperatury w równoległych systemach akumulatorów LiFePO4, niezbędny jest system monitorowania temperatury. Temperatura każdego akumulatora jest stale monitorowana przez czujniki temperatury znajdujące się w tych systemach. Możliwe jest zmniejszenie szybkości ładowania/rozładowania lub zapewnienie odpowiedniego chłodzenia, jeśli akumulator przekroczy bezpieczne limity temperatury.
Systemy monitorowania zrównoważonego rozładowania i temperatury może skutecznie rozwiązać potencjalne problemy z połączeniami równoległymi w akumulatorach LiFePO4. Oprócz maksymalizacji pojemności baterii, rozwiązania te zapewniają odpowiednie zarządzanie temperaturą, optymalizując w ten sposób wydajność, żywotność i bezpieczeństwo.
3. Połączenie równoległe serii akumulatorów LiFePO4 VS
Podobieństwa:
① Popraw wydajność baterii:
Akumulatory LiFePO4 można łączyć szeregowo i równolegle, aby poprawić ich ogólną wydajność, przy czym połączenie szeregowe zwiększa napięcie wyjściowe, a połączenie równoległe zwiększa pojemność.
② Szeroki zakres zastosowań:
Istnieje wiele zastosowań połączeń szeregowych i równoległych, w tym pojazdy kempingowe, statki i domy zasilane energią słoneczną. Oprócz pojazdów elektrycznych mogą być również wykorzystywane jako źródła zasilania poza siecią.
Różnice:
①Wyjście napięciowe:
Napięcie wyjściowe pakietu akumulatorów zwiększa się poprzez szeregowe połączenie akumulatorów LiFePO4. Zestaw akumulatorów składający się z czterech akumulatorów 12 V połączonych szeregowo wytworzy 48 V, gdy akumulatory zostaną połączone szeregowo. Natomiast równoległe połączenie akumulatorów LiFePO4 zwiększa całkowitą pojemność pakietu akumulatorów, ale napięcie wyjściowe pozostaje takie samo.
② Pojemność:
Całkowitą pojemność pakietu akumulatorów można zwiększyć łącząc równolegle akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe, np. 4 akumulatory 100Ah połączone równolegle uzyskując 400Ah. Jednakże równoległe podłączenie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych zwiększy jedynie napięcie wyjściowe pakietu akumulatorowego, a nie jego całkowitą pojemność.
③ Wydajność:
Ze względu na możliwość niezależnego ładowania i rozładowywania każdego ogniwa lub pakietu akumulatorów, akumulatory LiFePO4 są zwykle bardziej wydajne w połączeniu równoległym niż szeregowym. Awaria lub uszkodzenie jednego ogniwa lub zestawu akumulatorów nie będzie miało wpływu na akumulator. Natomiast jeśli jedno ogniwo lub zestaw akumulatorów w szeregowym zestawie akumulatorów ulegnie awarii lub uszkodzeniu, będzie to miało wpływ na działanie całego zestawu.
④ Koszt:
Ze względu na dodatkowe okablowanie i sprzęt niezbędny do zapewnienia prawidłowego działania i bezpieczeństwa pakietu akumulatorów, równoległe łączenie akumulatorów LiFePO4 jest zazwyczaj droższe niż łączenie ich szeregowo. Niektóre zastosowania mogą jednak uzasadniać dodatkowy koszt ze względu na zwiększoną pojemność i wydajność.
Akumulatory LiFePO4 można łączyć szeregowo lub równolegle w zależności od zastosowania. Gdy wymagane jest wysokie napięcie wyjściowe, najlepszą opcją są połączenia szeregowe. Jeśli wymagana jest duża pojemność, najlepsze są połączenia równoległe. Pomimo swoich zalet i wad, obie konfiguracje są w stanie poprawić ogólną wydajność baterii w różnych zastosowaniach, takich jak pojazdy kempingowe, statki i domy zasilane energią słoneczną. Aby określić, która konfiguracja jest najlepsza dla Twoich potrzeb, należy wziąć pod uwagę koszt, wydajność i napięcie wyjściowe konfiguracji.
4. Rozważania dotyczące równoległości i serii
Aby zapewnić optymalną wydajność i bezpieczeństwo podczas równoległego podłączania akumulatorów LiFePO4, należy wziąć pod uwagę następujące punkty:
Konsystencja:
Połączenia równoległe wymagają ogniw lub zestawów akumulatorów o tych samych specyfikacjach, w tym napięciu, pojemności i wieku. Gdy ogniwa nie są dopasowane, ładowanie i rozładowywanie może być niezrównoważone, co zwiększa ryzyko awarii akumulatora.
Balansować:
Utrzymanie równowagi i zapobieganie przeładowaniu lub niedoładowaniu każdego ogniwa lub pakietu akumulatorów wymaga monitorowania stanu naładowania każdego ogniwa lub pakietu akumulatorów. Dzięki temu akumulator ma dłuższą i bezpieczniejszą żywotność.
Okablowanie:
Aby akumulator działał wydajnie i bezpiecznie, połączenia równoległe muszą być prawidłowo okablowane. Błędy w okablowaniu mogą powodować zwarcia i inne niebezpieczne warunki.
Podczas łączenia szeregowego akumulatorów LiFePO4 należy wziąć pod uwagę następujące punkty:
Konsystencja:
Podczas łączenia szeregowego ważne jest, aby używać ogniw lub akumulatorów o tych samych specyfikacjach, w tym napięciu, pojemności i wieku. Ze względu na niezrównoważony rozkład napięcia, może wystąpić przeładowanie lub niedoładowanie poszczególnych ogniw lub zestawów akumulatorów, gdy ogniwa nie są dopasowane.
Ładowanie:
W przypadku połączenia szeregowego może dojść do przeładowania, gdy jedno ogniwo lub pakiet akumulatorów zakończy ładowanie wcześniej niż pozostałe. Aby tego uniknąć, zaleca się stosowanie systemu zarządzania akumulatorami (BMS) do monitorowania napięcia każdego ogniwa lub pakietu akumulatorów.
Bezpieczeństwo:
Porażenie prądem jest bardziej prawdopodobne w przypadku połączenia szeregowego, ponieważ wzrasta całkowite napięcie wyjściowe. Ze względów bezpieczeństwa pakiet akumulatorów powinien być odpowiednio zaizolowany i uziemiony.
Ponadto nie zaleca się łączenia ze sobą nowych i starych akumulatorów (zakupionych w ciągu 3-6 miesięcy), ponieważ mogą one mieć różną rezystancję wewnętrzną, co będzie miało wpływ na ogólną wydajność pakietu akumulatorów. Ważne jest również, aby używać akumulatorów litowo-jonowych o stałej wydajności i nigdy nie mieszać akumulatorów litowo-jonowych różnych marek, pojemności lub typów. Na koniec upewnij się, że polaryzacja baterii jest prawidłowa, aby zapobiec spadkowi napięcia.
5. Przypadki połączeń szeregowych i równoległych
Pojazdy elektryczne:
Aby spełnić wymagania dotyczące napięcia i pojemności w zakresie wydajnego napędu, pojazdy elektryczne (EV) często wykorzystują połączenia szeregowe i równoległe. Akumulatory LiFePO4 łączy się szeregowo, aby uzyskać wysokie napięcie, natomiast połączenia równoległe służą do zwiększenia mocy wyjściowej i pojemności.
Systemy magazynowania energii słonecznej:
W systemach magazynowania energii słonecznej często stosuje się połączenia szeregowe i równoległe w celu optymalizacji magazynowania i wykorzystania energii. W połączeniach szeregowych osiąga się wyższe poziomy napięcia w celu wydajnego magazynowania energii, podczas gdy w połączeniach równoległych magazynuje się więcej energii z paneli słonecznych.
Poznaj przyczyny i konsekwencje stosowania
Pojazdy elektryczne:
Moc wyjściową i wydajność pojazdów elektrycznych poprawia się dzięki połączeniom szeregowym, które umożliwiają stosowanie wyższych napięć. Rezultatem są wyższe prędkości i większy zasięg pojazdów elektrycznych. Połączenia równoległe zwiększają jednak pojemność pakietu akumulatorów, umożliwiając dłuższy czas jazdy i ciągłe zasilanie. Łącząc połączenia równoległe i szeregowe, pojazdy elektryczne osiągają optymalne napięcie, pojemność i moc wyjściową, równoważąc wydajność i zasięg.
Systemy magazynowania energii słonecznej:
W systemach magazynowania energii słonecznej konieczne jest stosowanie połączeń szeregowych, aby osiągnąć wyższe napięcia wymagane do wydajnego magazynowania energii. Poprawia kompatybilność falowników i maksymalizuje efektywność konwersji energii. Natomiast połączenie równoległe może zwiększyć całkowitą pojemność systemu magazynowania energii, umożliwiając magazynowanie większej ilości energii słonecznej. Systemy wykorzystujące połączenia szeregowe i równoległe mogą efektywnie magazynować i dostarczać energię słoneczną, zmniejszając zależność od sieci i promując samowystarczalność.
Optymalizacja napięcia, pojemności i mocy wyjściowej systemów akumulatorów LiFePO4 z połączeniami szeregowymi i równoległymi może skutkować poprawą wydajności, dłuższym czasem pracy i lepszym magazynowaniem energii. W rezultacie pojazdy elektryczne mogły osiągać wyższe prędkości i pokonywać większe odległości, a systemy magazynowania energii słonecznej były w stanie magazynować więcej energii i zapewniać niezawodną moc w godzinach szczytu.
Wniosek
Równoległe i szeregowe połączenie akumulatorów LiFePO4 może poprawić ogólną wydajność i jest powszechnie stosowane w różnych zastosowaniach. Aby zapewnić optymalną wydajność i bezpieczeństwo, należy zachować pewne środki ostrożności podczas podłączania tych akumulatorów.
Połączenie równoległe wymaga jednorodności, równowagi i prawidłowego okablowania, podczas gdy połączenie szeregowe wymaga jednorodności, ładowania i bezpieczeństwa.
Ponadto ważne jest, aby nie łączyć starych i nowych akumulatorów, używać akumulatorów o stabilnej wydajności i zwracać uwagę na ich polaryzację. Jeśli zastosujemy się do tych środków ostrożności, nasz akumulator LiFePO4 będzie mógł działać wydajnie i bezpiecznie.
Jeśli masz jakiekolwiek pytania związane z akumulatorami, skontaktuj się z naszymi ekspertami ds. akumulatorów.