Sorozat versus párhuzamos akkumulátor csatlakozás: Műszaki és vásárlási útmutató 2026

Ami valójában elromlik, az soha nem a kábelezés

A vezetékezés a legegyszerűbb rész. A pozitívtól a negatívig növeli a feszültséget, a pozitívtól a pozitívig növeli a kapacitást, és a padlón lévő bármely villanyszerelő az első próbálkozásra megfelelően végrehajtja bármelyik elrendezést. A soros és a párhuzamos akkumulátorcsatlakozási döntést az teszi hajtóerőben következetessé, hogy mindkét út papíron ugyanazt a kilowatt{2}}órát képes leadni, és a köztük lévő különbség nem tűnik fel az üzembe helyezés során. Valahol a második vagy a harmadik évben jelenik meg, mint a használható futásidő megmagyarázhatatlan elvesztése, egy csomag, amely gyorsabban öregszik, mint a testvérei, vagy egy BMS, amely elkezd kiakadni egy olyan munkaciklus alatt, amelyet jól kezelt, amikor a flotta új volt.

Ez a késés az egész probléma. Mire a tünetek megjelennek, a topológiát behegesztik a berendezésbe, elvágják a kábeleket, megvásárolják a töltőket, és a döntés megfordításának költsége egy flotta{1}}széles utólagos felszerelés. Tehát nem az a hasznos kérdés, hogy melyik konfiguráció növeli a feszültséget és melyik a kapacitást. Ez azt jelenti, hogy a berendezése, a váltási mintája és a karbantartási képessége milyen konfigurációval élhet még háromezer ciklus után.

Öt dimenzió, ami változik, és csak öt

Mielőtt bármilyen hasznos dologra menne, érdemes összenyomni a szabványos magyarázatot olyasmire, amelyet egyszer beolvashat, és abbahagyja az újraolvasást. Minden, ami egy soros és párhuzamos akkumulátor-csatlakozáson változik, öt dimenzióra oszlik.

A teljes rendelkezésre álló energia mindkét esetben azonos ugyanannyi csomag esetén, ezért önmagában az aritmetika soha nem fogja megmondani, hogy mit kell tennie. Az utolsó két sor az, ahol a döntés ténylegesen érvényesül, és ez az a két sor, amelyen a fogyasztók-akkumulátorsorok és párhuzamos vezetékek összehasonlítása során hajlamosak-elhagyni. A sejtszám és a kémia határozza meg a többit: a 48 V-os LiFePO4 platform tizenöt-tizenhat cella sorba kapcsol, amit érdemes tudni, mielőtt elkezdené okoskodni, hogy hány csomag van körülötte a szál. Ha még mindig magát a feszültségplatformot javítja, akkor az egyéni csomag mögötti feszültség- és kapacitáscélok az upstream döntés.

Miért általában a magasabb feszültség nyer a hajtóerőben?

Anyagmozgatás és ipari járművek esetében a sorozat{0}}súlyozott válasza legtöbbször helyes, és ennek oka inkább a vezetési veszteség, mint bármi az akkumulátorral kapcsolatos.

Az alábbi aritmetika két összefüggésből származik, nem pedig próbapadon mérve, ezért a feltevések számítanak: az áramot és a leadott teljesítményt rögzített mennyiségként tartja nyilván, a vezetőt és a lezáró ellenállást állandónak tekinti, és figyelmen kívül hagyja a hőmérsékletnek az ellenállásra gyakorolt ​​másodrendű -hatását. Ezen az alapon a feszültség és áram szorzata a teljesítmény 9,6 kW-os fogyasztást jelent 48 V-on, nagyjából 200 A-t, míg ugyanez a 9,6 kW 24 V-on nagyjából 400 A-t. A vezetési veszteség az áram négyzetével skálázódik, így az áram megkétszerezése ugyanazon leadott teljesítmény mellett nagyjából megnégyszerezi a veszteséget minden vezetékben, fülben, kontaktorban és biztosítéktartóban a csomag és a motor között. Mozgassa ugyanazt a terhelést 48 V-ról 80 V-os platformra, és az áram körülbelül 40 százalékkal csökken, ami nagyjából kétharmaddal csökkenti a vezetékek veszteségét. Ez az energia nem tűnik el. Hővé válik a végződéseknél, ahol a csatlakozási ellenállás pontosan ott él, és ahol idővel nő.

A gyakorlati következmények elbűvölőek és drágák. A nehezebb vezetékek drágábbak, nagyobb a súlyuk, és nehezebb őket átvezetni egy ólom-savas tégla köré méretezett elemtartón. A nagyobb áramot kapcsoló kontaktorok gyorsabban kopnak. A csúcsterhelés alatti feszültségcsökkenés pedig közvetlenül befolyásolja a teljesítményt: az ellensúlyos targoncákon a nehéz emelés során bekövetkező jelentős feszültségesés lassabb emeléssé válik, amit a kezelő úgy tapasztal, hogy a teherautó már jóval azelőtt fáradtnak érzi magát, hogy bármi hibaként jelentkezne. Ez a fő oka annak, hogy a targonca és az AGV rendszerek soros és párhuzamos akkumulátorcsatlakozásai hajlamosak a sorozat oldalára azonos energiával oldani. Ezért is van az, hogy a48V-os és 80V-os platformok elektromos targonca akkumulátoraink mögöttinkább hosszú sorozatok köré épülnek fel, mint széles párhuzamos bankok.

Természetesen van határ. A soros húrokat korlátozza a berendezés vezérlőjének, mágneskapcsolóinak és szigetelőrendszerének minősítése, bizonyos egyenfeszültség feletti biztonsági rendszer, valamint az a tény, hogy egyetlen húr egyetlen meghibásodási pontot jelent. Ez ahhoz a kérdéshez vezet, amelyre ezen a téren senki sem válaszol egyenesen.

A kérdés, amire senki sem válaszol: Hány csomagot tudsz párhuzamosan tenni?

Kérdezze meg a szállítót, és általában kap egy számot, négyet, néha nyolcat, magyarázat nélkül. Ez a szám egyszerre két munkát végez: részben mérnöki, részben garanciális határt jelent. Ha fizikaként kezeljük, ha politika, vagy politikaként, ha fizika, így a flották olyan bankokhoz kerülnek, amelyek soha nem működtek.

Kezdje azzal, hogy tisztázza azt a zavart, amely szinte minden cikkben megjelenik ebben a témában. A cellaszállítók által párosítási kritériumként széles körben idézett számok, feszültségkülönbség 10 mV-on belül, belső ellenálláskülönbség 5 mΩ-on belül, kapacitáskülönbség 20 mAh-n belül, leírjáksejtválogatás a gyártósoronamikor kiválasztja, hogy mely cellák kerüljenek egy csomagba. Nem jelentenek terepi küszöböt két kész csomag összekapcsolásához, és egy kész csomag soha nem lesz 10 mV-on belül a másikhoz képest egy hét használat után. A gyártási tűrés alkalmazása egy üzembe helyezési feladatra az az oka, hogy egyes flották tévesen azt a következtetést vonják le, hogy a párhuzamosítás lehetetlen.

A mezőhatár egyáltalán nem állandó. Ki van számítva, és a számítás elég rövid ahhoz, hogy egy vágólapon elvégezzük.

A bekapcsolási áram a csatlakozás pillanatában megegyezik a bejövő húr és a busz közötti feszültségkülönbséggel, osztva a hurok teljes ellenállásával. Mivel a teljes ellenállás csökken, ha több karakterláncot ad hozzá, a legrosszabb eset minden hozzáadott csomaggal rosszabb lesz, ezért az értékeléseket a legrosszabb esethez kell hasonlítani, nem pedig a két-csomag esetéhez (Orion BMS).

Számokkal feldolgozva, két 48 V-os 300 Ah-s csomag esetén: tételenként nagyjából 15 mΩ belső ellenállást és 5 mΩ-ot a kábelezésen és a kivezetéseken át, így körülbelül 35 mΩ-ot biztosít a hurok körül. Ha a kötési kényszer a kontaktor lenne, mondjuk egy 300A-es bekapcsolás, akkor a megengedett feszültségkülönbség 10V körül lenne, ami egy haszontalan megengedő válasz. A kötési kényszer szinte mindig az akkumulátor helyett: 0,2 C-on zárja le a kölcsönös töltést, vagy 300 Ah-s csomag esetén 60 A-t, és a megengedett különbség nagyjából 2 V-ra csökken. Vegye figyelembe, hogy a 0,2 C inkább konzervatív kiindulási pont, mint állandó, ugyanúgy, ahogy a 15 mΩ a szobahőmérséklet becslése. A ténylegesen használandó adat a cella gyártójának maximális töltési sebességéből származik a csomag üzemi hőmérsékletén, és elmozdul, amikor a csomag mérete, a kábel futása vagy a mágneskapcsoló megváltozik.

Ami hasznosabbat ad, mint egy küszöb. Legközelebb, amikor egy szállító egy párhuzamos határértéket ajánl Önnek, megkérdezheti, hogy a két kényszer közül melyik hozta létre azt, és milyen belső ellenállást, kontaktor-besorolást és terhelési{1}}plafont feltételezett. A fenti számításból származó szám védhető. Egyik megkötésre sem vezethető vissza a garanciális határ mérnöki jelmezben.

Az aritmetika mögött további két határ található. A keringető áram, vagyis a töltési állapot, a hőmérséklet, a belső ellenállás és az életkor különbségei miatt a csomagok között áramló áram, amely a töltési állapot, a hőmérséklet, a belső ellenállás és az életkor különbségei miatt haladja meg a csak terhelési áramra méretezett védelmi eszközök névleges értékét, és egy széles sávban lévő DC{1}}oldali rövidzárlatot minden húr egyszerre táplálja. Egy széles párhuzamos rendszernek pedig többrétegű felügyeletre van szüksége: cellaszintű BMS-re minden csomagon belül, felette egy koordináló rétegre, és egy felügyeleti funkcióra, amely eldönti, hogy mely karakterláncok vesznek részt benne. Egyik sem utólag beszerelhető, ha a bank már rosszul működik.

Egy korrekció a szabványos keretezéshez, mivel megváltoztatja a méretezési matematikát: a párhuzamosítás nem növeli megbízhatóan a számtani értelemben vett kapacitást. A felhasználható kapacitást az korlátozza, hogy melyik karakterlánc éri el először a töltési vagy kisütési határt, így az inkonzisztencia minden egysége közvetlenül a hatékony rendszerkapacitásból származik. Négy csomag párhuzamosan valamivel kevesebbet ad, mint négy csomag felhasználható energiát, és a különbség az életkorral egyre nő.

Mindezek mögött a viselkedés inkább mérhető, mint rejtélyes. A párhuzamos lítiumrendszerben a meleg-csereáramot neurális-hálózati módszerekkel modellezték, és kísérletileg validálták a mért értékek körülbelül hat százalékán belül (MDPIElektronika), és az aktuális-megosztási dinamikát párhuzamosan-kapcsolt csomagokban a vezérlőirodalom részletesen jellemzi (arXiv preprint 2211.04961). Vegye figyelembe azt is, hogy a rendszernek csak a sorba kapcsolt-része igényel aktív egyensúlyozást. A közvetlenül párhuzamos sejtek a saját kapcsolatukon keresztül kiegyenlítődnek, ezértsejtkiegyensúlyozó viselkedésés a húrok közötti cirkulációs áram két külön probléma, amelyeket egyként tárgyalunk.

Amit a fenti számítás nem tud megadni, az az ellenállásértékek, amelyeket bele kell adni. A belső ellenállás a cella formátumától, életkorától és hőmérsékletétől függően változik, és az adatlapon látható adat egy friss-cellaadat 25 fokos szögben. Mért ellenállásgörbéket tartunk azokhoz a formátumokhoz, amelyekkel felépítjük, és ezeknek egy adott munkaciklushoz való illesztése az a része, ami inkább beszélgetés közben történik, nem pedig vágólapon.

Amikor egy húr üt minden párhuzamos tervezést

A tágabb bank ellen gyakrabban fogunk vitatkozni, mint azt az ügyfelek elvárják, ezért érdemes az álláspontot rögzíteni.

Az akkumulátorrendszerek tervezésében az alapértelmezett preferencia egyetlen sorozat karakterlánc, ahol az alkalmazás ezt lehetővé teszi. Ez a legalacsonyabb-költségű konfiguráció, a legegyszerűbben kezelhető, és kiküszöböli a fent leírt karakterláncok közötti problémák teljes kategóriáját. Több párhuzamos karakterlánc indokolt egy szűk körülmény között: amikor a redundancia szigorú követelmény, mert a berendezést nem lehet leállítani; amikor hot swap képességre van szükség, mint például a szünetmentes vagy folyamatosan{5}}személyes műveleteknél; és amikor csak a szükséges formátumban elérhető cellák jönnek-előre összeállítva olyan karakterláncokká, amelyek cellaszinten nem párhuzamba állíthatók.

A kivétel, amelyet leggyakrabban rosszul ítélnek meg, az az első. A redundanciát gyakran feltételezik, nem pedig meghatározottak. A flottamenedzser úgy véli, hogy a műszak közepén -megálló teherautó elfogadhatatlan, és leszögezi, hogy redundancia szükséges. A párhuzamos bank azonban csak akkor biztosít redundanciát, ha a rendszer képes észlelni egy meghibásodott karakterláncot, elkülöníteni azt, és csökkentett kapacitással működik tovább, ami vezérlési követelmény, nem pedig bekötési követelmény. A párhuzamos kábelezés e képesség nélkül megveszi a párhuzamos -nehéz ipari sorozatok bonyolultságát a párhuzamos akkumulátorcsatlakozással szemben, és a rendelkezésre állás egyike sem. Ezeken az eseteken kívül a széles bank általában a csomagolási megszorítások megkerülő megoldása, nem pedig a tervezési választás, és ezt ennek is el kell ismerni.

Van egy csendes költség is, amelyet ritkán számolnak el. Minden további lezárás növeli az ellenállást, és egy sok csomagból épített bank gyorsan megsokszorozza a lezárásokat: egy négy-cellás elrendezés önmagában nyolc érintkezési interfészt tartalmaz, amelyek mindegyike hozzájárul az ellenálláshoz, és mindegyik a degradációra jelölt (Akkumulátor Egyetem BU-302). Mérje fel ezt a logikát egy tizenhatos{1}}csomagbankra, és a csatlakozási költségkeret már nem lesz kerekítési hiba. A saját belső célunk a kész motív{3}}akkumulátor esetében az 50 mΩ alatti összellenállás, az egyes csatlakozásokkal a 0,5–2 mΩ tartományban, és a széles párhuzamos bankok egyre nehezebbé teszik ezt a célt.

Az év-két problémája

Minden fenti feltételezi, hogy a csomagok konzisztensek. Kiszállításkor vannak. Az a rész, amit szinte senki nem ír le, hogy mi történik ezután.

Azok a csomagok, amelyek a szigorú tűréshatárokhoz igazodó, jól ellenőrzött A környezeti hőmérséklet a teherautó parkolóhelyétől függően változik. A munkaciklusok attól függően változnak, hogy melyik kezelő melyik járművet rajzolja. A díjfizetési lehetőség műszakonként változik. Az eredmény egy olyan bank, amelynek húrjai már nem ugyanazon a töltési állapoton vagy ugyanazon a belső ellenálláson ülnek, és nagyon alacsony{5}}ellenállású út köti össze őket, ami pontosan az a feltétel, amely tartós kölcsönös töltést eredményez a csomagok között.

Az így előállított hibamód eléggé ellentétes ahhoz, hogy közvetlenül kijelenthessük: egy nem illeszkedő párhuzamos bankban az erős csomagok bomlanak le a leggyorsabban. Nagyobb terhelési áramot hordoznak, mert kisebb az ellenállásuk, elnyelik a keringő áramot, amikor mások megereszkednek, és olyan sebességgel halmozzák fel az áteresztőképességet, amelyet a gyenge csomagok soha nem érnek el. A csomag, amelyre fogadott volna, először meghiúsul, és mivel a bank folyamatosan szállítja a felhasználható energiát, semmi sem jelenti be a problémát, amíg a kapacitás már el nem fogy.

Ez az oka annak is, hogy „csak adjunk hozzá egy új csomagot a bankhoz” a leggyakoribb hiba, amit tapasztalunk. A tizennyolc hónapja sodródott bankba bevitt friss csomag nem kapacitásbővítés. Ez egy nagy potenciálkülönbség egy nagyon alacsony-ellenállású útvonalon, és a fenti bekapcsolási számításba tartozik, mielőtt bárki hozzáér egy kontaktorhoz. Ha egy csomagot újra be kell vezetni, először állítsa nyugalmi állapotba a megfelelő nyitott-áramköri feszültségre, és alkalmazza ugyanazt a szabályt, akár egy új egységről, akár egy korábban izolált karakterláncról van szó. Figyeliaz élet-vége-jeleit egy öregedő csomagbantöbbet számít egy párhuzamos bankban, mint egyetlen karakterláncban, éppen azért, mert a bank elrejti őket.

Elrendezés és termikus: a séma mögötti kényszer

A papíron választott topológia fizikai objektummá válik, és a fizikai objektumok hőmérsékleti gradienssel rendelkeznek.

A léghűtéses csomagok soros vagy párhuzamos szellőzési útvonalakat használnak, és a terminológia zavaróan ütközik az elektromos szókinccsel, miközben valami teljesen különálló dolgot ír le. A soros légáramlási útvonalon a levegő belép az egyik oldalra és kilép a másik oldalról, átviszi a korai modulokból felvett hőt a későbbiekbe, és a csomagoláson szétoszló hőmérsékletet hoz létre. A párhuzamos légáramlási út vezeti a levegőt a modulok között, így az egyenletesebben emelkedik, és szorosabban tartja a terítést. A burkolat közepén lévő modulok hőt halmoznak fel; a széleken lévő modulok elengedik. Mivel mind a belső ellenállás, mind a kapacitás a hőmérséklet függvényében változik, az egyenetlen termikus elrendezés éppen azt az inkonzisztenciát okozza, amelyet az elektromos tervezés megpróbált elkerülni. Ez az okahőkezelési architektúrainkább a topológia beszélgetéshez tartozik, mint utána.

Két elrendezési szabály következik. Minden párhuzamos elágazásnak kivétel nélkül azonos soros konfigurációt kell tartalmaznia, mert az aszimmetrikus ágak még a csomag üzembe helyezése előtt biztosítják a keringető áramot. A párhuzamos csomagok és a közös gyűjtősín közötti kábelhossznak pedig egyenlőnek kell lennie, hogy az útellenállás ne jelölje ki csendben az egyik csomagot igáslónak. Mindkettő olcsó a tervezés során, és gyakorlatilag lehetetlen utólag javítani.

A hőmérséklet megváltoztatja azokat a számokat is, amelyekről azt hitte, hogy rendelkezik. Egy mexikói-élelmiszer-elosztó ügyfelünk a LiFePO4 raklapemelő csomagjainkat hűtőházban üzemelteti -18 fokig, és a csomagok teljesítménye észrevehető csökkenés nélkül tartható. De a párhuzamos húrok közötti árammegosztás ezen a hőmérsékleten nem úgy viselkedik, mint 25 fokon, mert a belső ellenállás megemelkedik, és a csomagok közötti ellenállás terjedése ezzel együtt növekszik. A korábbi számításban használt 15 mΩ érték a szobahőmérséklet{11}}adata. Fagyasztófolyosón ez optimista, a csatlakozásnál a megengedett feszültségkülönbség ennek megfelelően feszül. Az a bank, amely elfogadhatóan osztja meg az áramot vegyes hőmérsékletű raktárban, rosszul oszthatja meg azt a hűtőházban.

Három konfiguráció, végigdolgozva

Az alábbiakban bemutatjuk a leggyakrabban látható három mintát, és azt, hogy a soros és a párhuzamos akkumulátorkapcsolat hogyan oldódik meg mindegyikben.

A minta mindhárom esetében ugyanaz: először érje el az energiacélt a cellaformátumon és a soros feszültségen keresztül, és kezelje a párhuzamos karakterláncokat egy adott működési ok miatt elfogadott valamiként, nem pedig a több amper{0}}órához vezető alapértelmezett útvonalként. Ahol a rekesz geometriája ezt lehetetlenné teszi, a megszorítást kényszerként kell megnevezni a specifikációban, ahelyett, hogy csendben beépülne a tervezésbe. Ez egyben a leggyorsabb módja annak megállapítására, hogy ahajtóerő akkumulátor tartományegyedi build nélkül is teljesítheti a célt.

Megadása a szállítónak

Amint a topológia iránya egyértelmű, a kiküldött specifikáció határozza meg, hogy az Ön üzemi ciklusához tervezett csomagot vagy egy katalóguscikk-et kap-e, amelyen a feszültség szerepel a címkén. Hat bemenet jelenti a különbséget:

• A berendezés névleges feszültsége és a vezérlő elfogadható feszültségablakja, nem csak a névleges érték
• Csúcsáramfelvétel a ciklus legnehezebb művelete során, és annak időtartama
• Az elemtartó rekesz méretei és a csomag maximális megengedett súlya
• Az eltolási minta és a rendelkezésre álló terhelési időszakok, beleértve azt is, hogy várható-e a lehetőség felszámítása
• Üzemi hőmérséklet-tartomány, hideg{0}}tárolás vagy kültéri explicit módon
• Hogy a berendezés elvisel-e egy pontot, ami meghatározza, hogy a redundancia valós követelmény vagy feltételezés

A visszaküldött kérdések többet érnek, mint az elküldött specifikáció, mert mindegyik más típusú beszállítót szűr. Azzal a kérdéssel, hogy az idézett párhuzamos határérték min alapul, elkülönülnek azok a szállítók, akik kiszámolták azoktól, akik adatlapból örökölték. Ha megkérdezi, hogy milyen belső ellenállást és kontaktor-besorolást vettek figyelembe ebben a számításban, akkor megtudhatja, hogy valaki az Ön berendezését nézte-e általános eset helyett. Ha megkérdezzük, hogyan kommunikálnak a karakterláncok, van-e koordináló réteg a pack{3}}szintű BMS felett, vagy csak több csomag osztozik egy gyűjtősínen és reménykednek, a leggyorsabb módja annak, hogy megtudjuk, hogy egy szállító több karakterláncú rendszert épített-e, vagy csak eladta azokat. Ha pedig kéri az izolált csomag újbóli bevezetésének dokumentált eljárását, akkor megtudhatja, hogy kellett-e valaha is támogatniuk egyet a terepen, mert ez az eljárás csak az első hiba után kerül megírásra.

Ugyanezt a négy kérdést feltesszük magunk ellen, mielőtt bármilyen több-csomagos rendszert idéznénk, és a korábban hivatkozott ellenállásgörbék és az újrabevezetési eljárás az, amit ez a folyamat eredményez. A soros és a párhuzamos akkumulátor-csatlakozás egy adott munkaciklushoz való megfelelő kialakítása az a hely, ahol ez a munka megtörténik, vagyis miegyéni csomag konfigurációszámára van.

GYIK

Ha egy több-csomagos rendszert méretez egy adott flottához, és azt szeretné, hogy a konfigurációt felülvizsgálják a véglegesítés előtt,beszéljen mérnöki csapatunkkal.