Leitfaden zur Auswahl von Parallel- und PCM-Batteriepackserien

Die Bausteine: Wie Serien und Parallelen funktionieren

Reihenschaltungen erhöhen die Spannung

Zellen haben eine durch die Chemie festgelegte Nennspannung – ungefähr 3.6 auf 3,7 V für eine Li-Ionen-Zylinderzelle und etwa 3,2 V für LiFePO4. Eine einzelne Zelle kann nicht die Spannung der 12-V-Klasse liefern, die die meisten tragbaren Geräte benötigen, Elektrowerkzeuge und Backup-Systeme erwarten. Zellen in Reihe schalten, abgekürzt S, stapelt ihre Spannungen: Zwei in Reihe geschaltete Li-Ionen-Zellen liefern etwa 7,4 V, vier in Serie über 14.4 auf 14,8V. Die Kapazität in Amperestunden bleibt beim Einzelzellenwert, während die Gesamtenergie in Wattstunden zunimmt, weil die Spannung steigt.

Der Nachteil besteht darin, dass durch die Reihenschaltung die schwächste Zelle in der Kette freigelegt wird. Unter Anklage, Die Zelle mit der geringsten Kapazität erreicht zuerst die Überspannung; unter Entlastung, Zuerst kommt es zur Tiefentladung. Aus diesem Grund benötigen Serienstränge sowohl eine Schutzplatine als auch, ideal, Zellen, die unter Spannung standen- und Kapazität vor der Montage abgestimmt.

Parallelschaltungen erhöhen die Kapazität

Zellen parallel verbinden, abgekürzt P, bewirkt das Gegenteil: Die Gesamtspannung bleibt bei einer Zelle's Nominalwert, während sich die Kapazität in Amperestunden summiert. Zwei parallel geschaltete 3500-mAh-Zellen liefern gleichzeitig 7000 mAh 3.6 auf 3,7V. Auch parallele Strings teilen den Laststrom auf, Dadurch trägt jede Zelle weniger bei und das Paket kann einen höheren Gesamtstrom bei geringerem Spannungsabfall liefern.

Parallel besteht die Gefahr eines niederohmigen Kurzschlusses. Weil parallele Zellen alle am selben Knoten sitzen, Jeder interne Kurzschluss in einer Zelle leitet Strom von den anderen in diese ab. Daher sind Zellanpassung und sorgfältig verschweißte Verbindungen unerlässlich. Die folgende Tabelle fasst die beiden Richtungen nebeneinander zusammen.

Kombination von Serie und Parallel: S/P-Konfigurationen

Echte Paketbeispiele von Keeppower

Praktische Rucksäcke vereinen beides: Die S-Nummer legt die Spannung und die P-Nummer die Kapazität fest. Keeppower'Der Katalog von s enthält repräsentative kundenspezifische Pakete, die dies konkretisieren. Der 4S2P 21700 Pack besteht aus vier Zellen in Reihe und zwei parallel, ergibt eine Nennspannung von 14,4 V (14.8V) und 12 Ah mit einem Minimum von 10 Ah, gebaut mit 21700 Zellen, eine japanische IC-Schutzschaltung und einen Amass XT30U-Stecker, Größe 178.0 × 75.0 × 22,5 mm und für mehr als ausgelegt 500 Zyklen (pro Keeppower-Produktseiten). Der 4S6P A123 LiFePO4-Pack Verwendet vier Reihen mal sechs parallel 26650 Zellen – 24 Zellen insgesamt – für eine Nennspannung von 13,2 V, 15Ah-Pack mit mindestens 14,4 Ah, mehr als 1000 Zyklen und einem Betriebsfenster von −30 bis +55 °C.

Größenbestimmung von Zellen: Kapazität, Energie und warum sie wichtig ist

So wählen Sie eine S/P-Zählung aus, Beginnen Sie mit der Ladung. Legen Sie die Systemspannung fest, was S setzt, Teilen Sie dann die erforderlichen Wattstunden durch die Energie pro Zelle, um P zu bestimmen. Bedenken Sie, dass die Kapazität einer parallelen Kette durch die schwächste Zelle begrenzt wird, und dass Schutzschwellen pro Reihenzelle und nicht pro Parallelgruppe angewendet werden. Für die Kapazität können benutzerdefinierte Keeppower-Pakete angegeben werden, maximaler Entladestrom, Eigenmarke, Kabel, Steckverbinder und Verpackung, Daher ist die S/P-Anzahl nur der Ausgangspunkt des Entwurfs. Für einen tieferen Einblick, siehe die Übersicht über serielle und parallele Akkupacks.

Auswahl der PCM-Schutzplatine

Was ein PCM tatsächlich schützt

Das PCM – Schutzschaltungsmodul, oft als Schutzplatine bezeichnet – ist die kleine Platine, die zwischen dem Zellennetzwerk und den Ausgangsleitungen sitzt. Es überwacht jede Zelle in der Reihenschaltung und unterbricht die Lade- oder Entladeleistung, wenn ein Schwellenwert überschritten wird. Ein einfaches Li-Ionen-PCM bietet vier Funktionen: Überladungserkennung, Überentladungserkennung, Überstromerkennung und Kurzschlussschutz. Keeppower'Die geschützten Zellen und Packungen von s integrieren einen in Japan hergestellten Schutz-IC in die gesamte Produktlinie, und die PCM-Kategorie umfasst 1S- bis 4S-Modelle mit anpassbaren Schwellenwerten.

Leseschutzschwellen: das Beispiel 4S-1548

Die Wahl eines PCM bedeutet, seine Schwellenwerte an die Zellen und die Anwendung anzupassen. Keeppower'S 4S-1548 Vierserien-PCM ist eine nützliche Referenz: Es erkennt eine Überladung 4.27 ± 0,025 V pro Zelle, Überentladung bei 2.3 ± 0,05 V pro Zelle, Überstromentladung bei 10 ± 5A mit a 20 ± 3 ms Verzögerung, und Kurzschluss mit a 300 ± 200 µs Reaktion; Das Board misst 48 × 15 × 1,0 mm und ist um einen japanischen IC herum aufgebaut (pro Keeppower-Produktseiten). Diese veröffentlichten Zahlen sind eine praktische Vorlage zum Vergleich aller Schutzplatinen, die Sie bewerten.

Montage, Schweiß- und mechanische Punkte

Punktschweißen versus Löten und Zellanpassung

Sobald das elektrische Design festgelegt ist, Die mechanische Montage bestimmt die Zuverlässigkeit in der Praxis. Zellen in einem String müssen unter Spannung stehen- und Kapazität vor der Montage abgestimmt; Nicht übereinstimmende Zellen driften Zyklus für Zyklus auseinander und verkürzen die Lebensdauer der Packung. Bei den Verbindungen handelt es sich normalerweise um punktgeschweißte Nickellaschen, die nicht von Hand gelötet werden, Denn die Hitze des Lötens kann die Zellen beschädigen und zu inkonsistenten Verbindungen führen. Keeppower'Die geschützten Zellen von s mit Nickellaschen veranschaulichen den Ansatz, und kundenspezifische Pakete verwenden intern den gleichen geschweißten Sammelschienenstil.

Anschlüsse, Abstandshalter und das physische Paket

Das Rudel braucht noch ein sicheres mechanisches Zuhause: Abstandshalter oder Halter fixieren die Zellen, Isolierung verhindert Kurzschlüsse, und der Ausgangsstecker muss den Entladestrom führen. Keeppower liefert neben seinen Rucksäcken auch Zubehör – Anschlüsse wie das Amass XT60, Batterieabstandshalter und -halter, Batteriegehäuse und USB-Adapter. Für einen Überblick darüber, wie Anschlüsse, PCMs, Gehäuse und Abstandshalter arbeiten zusammen, Der Zubehörratgeber dient als praktische Referenz, bevor ein individuelles Angebot angefordert wird.

Vom Prototyp bis zur Produktion: Der Custom-Pack-Prozess

Anforderungen definieren

Bevor ein Rucksack aufgebaut wird, Im Anforderungsblatt sollten die Zielspannung und -kapazität angegeben sein, der Dauer- und Spitzenentladestrom, die Lademethode, die Abmessungen und die Montage, den Steckertyp, den Betriebstemperaturbereich, die erforderlichen Zertifizierungen, und etwaige Eigenmarken- oder Verpackungsanforderungen. Je vollständiger dieses Blatt ist, desto schneller ist die Probe. Käufer, die neu im Custom Sourcing sind, können das nutzen Checkliste für das Design individueller Li-Ionen-Akkus als Startvorlage.

Der fünfstufige benutzerdefinierte Workflow

Keeppower's eigene FAQ zum Kontaktseite beschreibt den standardmäßigen benutzerdefinierten Ablauf: Sie geben Ihre Anforderungen an die Spannung an, Kapazität, Lade- und Entladestrom, Größe, Stecker und Aussehen; Keeppower schlägt eine Lösung vor; Sie bestätigen den Preis, Menge und Zahlungsbedingungen; Sie genehmigen die Proben; und die Produktion folgt. Keeppower unterstützt Li-Ion, Li-Polymer, prismatische und LiFePO4-Chemie, Benutzerdefinierte Pakete werden von der organisiert Kategorie der maßgeschneiderten Akkupacks, und das berichtet das Unternehmen 95% der Bestellungen werden innerhalb einer Woche versendet – eine nützliche Kennzahl, wenn es auf das Programm-Timing ankommt.

FAQ

Was bedeutet 4S2P in einem Akkupack??

4S bedeutet vier Zellen in Reihe, was die Spannung auf etwa einstellt 14.4 auf 14,8 V für Li-Ion, und 2P bedeutet zwei parallele Zellen innerhalb jeder Reihenposition, ungefähr eine Verdoppelung der Kapazität. Keeppower's 4S2P 21700 Pack ist ein echtes Beispiel: 14.4V und 12Ah, mit integrierter Schutzschaltung ausgestattet.

Sollte ich für mehr Laufzeit Zellen in Reihe oder parallel hinzufügen??

Für mehr Laufzeit und Kapazität, Fügen Sie Zellen parallel hinzu. Für höhere Spannung, Fügen Sie Zellen in Reihe hinzu. Die meisten echten Pakete kombinieren beides: Der S-Zähler stellt die Systemspannung und der P-Zähler die Laufzeit ein. Ein 4S2P-Build, Zum Beispiel, erhöht die Spannung um das Vierfache und die Kapazität um das Zweifache.

Was ist ein PCM und warum braucht ein Akku einen??

Ein Schutzschaltungsmodul überwacht jede in Reihe geschaltete Zelle und trennt den Akku bei Überladung, Übersteuerung, Überstrom oder Kurzschluss. Ohne es, Eine einzelne schwache Zelle kann beschädigt oder überhitzt werden. Der Keeppower 4S-1548 ist das Referenz-PCM der 4er-Serie mit veröffentlichten Schwellenwerten von 4,27 V Überladung und 2,3 V Übererkennung.

Wie wähle ich die richtige PCM-Spannungs- und Stromstärke aus??

Passen Sie die Anzahl der Serien an (1S, 2S, 3S, 4S oder darüber hinaus) zu Ihrem Zellstring, Stellen Sie die Grenzwerte für Überladung und Tiefentladung entsprechend Ihrer Zellchemie ein, und wählen Sie einen Überstromwert über Ihrem Paket's maximale Dauerbelastung mit Spielraum. Für den Kurzschlussschutz ist die Reaktionsgeschwindigkeit wichtig; Der 4S-1548 reagiert auf einen Kurzschluss in ca 300 Mikrosekunden.

Wie lange dauert ein individuelles Keeppower-Paket??

Der Standardablauf sind Anforderungen, einen Lösungsvorschlag, bestätigter Preis und Zahlung, genehmigte Muster, dann Massenproduktion. Keeppower berichtet das 95% der Bestellungen werden innerhalb einer Woche versandt und die Vertriebsingenieure verfügen im Durchschnitt über etwa neun Jahre Erfahrung, Dies verkürzt den Iterationszyklus für benutzerdefinierte Pakete.