Batarya Paketi Hesaplayıcıları

DIY batarya paketi, BMS yapılandırması ve hücre hesaplayıcıları

BatteryPackCalc, e-bike'ler, elektrikli scooter'lar, EV dönüşümleri ve ev güç sistemleri için DIY lityum pil paketlerini tasarlamak ve doğrulamak üzere ücretsiz bir araç setidir. Bir paket tasarlamak bağlantılı kararların zinciridir: seri ve paralel sayı gerilim ve kapasiteyi belirler, hücrenin C-rating'i güvenli şekilde çekebileceğiniz akımı sınırlar, nikel şerit ve iç direnç bu akımın yükün bulunduğu yere ulaştığında kaybedilen gerilimi belirler, BMS eşikleri paketi ne zaman kapatabileceğine karar verir, şarj süresi ve hücre ısısı da paketin günlük nasıl davranacağını gösterir. Bunlardan birinde hata yaparsanız diğerleri etkilenir — yetersiz bir şerit aşırı ısınır, eşleşmemiş bir BMS gereksiz yere kesilir veya koruyamaz, çok düşük drenaj yapılan bir string prematür yaşlanır. Bu sitenin her bir hesaplayıcı, standart pil mühendisliği formüllerini kullanarak zincirdeki bir halkanın sorunu çözer ve formüller her araçta gösterilir, böylece matematiki takip edebilir ve kendi hücre datasayfanızdan rakamları doğrudan gelebilirsiniz. S/P konfigürasyon aracı ile başlayarak gerilimi ve kapasiteyi sabitleyin, sonra C-rating aracı ile akım sınırlarınızı belirleyin, nikel şerit ve iç direnç numaralarını kontrol ederek gerilim düşüşünü kontrol altında tutun ve son olarak BMS kesme noktalarını ayarlayıp şarj süresi ve ısının muhafaza ettiği aralıkta olduğunu onaylayın. Bir tasarımı burada kontrol etmek dakika alır; 200 hücreyi nokta kaynaktan sonra hata bulunması tüm paketine mal olur.

Devamını Oku

Popüler Batarya Paketi Yapılandırmaları

Pil Paketi Tasarımı SSS

Daha fazla hücreyi seri (S) mi yoksa paralel (P) mi seçmeliyim?

Seri gerilimi ayarlar, paralel kapasite ayarlar — S sayınızı motor ve kontrolörünün beklediği gerilimden seçin, sonra P'yi ihtiyacınız olan çalışma süresinden seçin. 36 V e-bike sistemi 10S istiyor çünkü 10 × 3,6 V ≈ 36 V nominal; 48 V sistemi 13S veya 14S istiyor. S sabitlendikten sonra paralel hücreleri ekleyerek amper-saati artırın: 10S2P aynı gerilimde 10S1P'nin menzilini ikiye katlar. Daha yüksek S daha yüksek gerilim ve aynı güç için daha düşük akım anlamına gelir, bu da kablo ve şerit kayıplarını azaltır, ama aynı zamanda daha fazla dengeleme kablosu ve eşleşen kanal sayısına sahip bir BMS gerekir. Daha fazla P akımı hücreler arasında dağıtır, hücre başına stresi ve ısısı düşürür.

C-rating ne demek ve paketimdeki akımı nasıl sınırlar?

C-rating, hücrenin maksimum akımının kapasitesinin katı olarak ifade edilmesidir: 3,5 Ah kapasiteli ve 5C rated bir hücre 5 × 3,5 = 17,5 A sürekli akımı sağlayabilir. Paket seviyesinde, akım yeteneği paralel sayı ile ölçeklendiğinden, bu hücrelerin 4P grubu 4 × 17,5 = 70 A sağlayabilir. Tasarlarken kullanılması gereken C-rating datasayfadaki sürekli rakam olup, en yüksek değer değildir — en yüksek rating sadece saniyeler için geçerlidir. Kararlı yükünüzü sürekli sınırın en az yüzde 20 altında çalıştırın, çünkü rating yakınında sürekli akım ısı üretir ve yaşlanmayı hızlandırır. Yükünüz paketin sağlayabileceğinden daha fazla akım gerektiriyorsa, mevcut olanları rating'in ötesine itmek yerine paralel hücre ekleyin.

Nikel şerit kalınlığı neden önemli ve nasıl boyutlandırılır?

Nikel şerit, tam grup akımını hücreler arasında taşır, bu nedenle yetersiz bir şerit istenmemiş bir sigorta gibi davranır — aşırı ısınır, hücrenin mühürünü hasar verir ve ısıl kaçınmayı tetikleyebilir. Boyutlandırma, saf nikel için yaklaşık 6 A/mm² (nikel kaplı çelik için 4 A/mm²) muhafazakar akım yoğunluğu kullanır: standart 8 mm × 0,15 mm şerit 1,2 mm², açık havada kabaca 7 A sürekli için yeterli. Sıcak ve kapalı bir pakette bu daha düşük değer olan 5 A'a yaklaşır. Tek katman yetersiz kaldığında iki katman yığın, daha kalın malzeme kullan veya bakır-nikel sandviç ekle. Her zaman şeridi ortalamaya değil, en kötü durum grup akımı için — paket akımını besleyeceği paralel grup sayısına bölünür — boyutlandır.

Kimya için BMS kesme gerilimlerini nasıl seçerim?

BMS, her hücreyi kimyaya bağlı hücre başına eşiklere karşı karşılaştırır. NMC (yaygın 18650/21700 hücresi) yaklaşık 4,25 V aşırı gerilim ve 3,0 V yetersiz gerilimde korur; LFP (LiFePO4) 3,65–3,70 V ve 2,5 V'de; LTO 2,9 V ve 1,8 V'de. Paket seviyesi kesme noktası için hücre başına sınırı S sayısı ile çarpın: 13S NMC paketi aşırı gerilim yakınında 55 V, yetersiz gerilim yakınında 39 V'de kesilir. Şarj cihazının maksimumunu paket aşırı gerilimi de dahil veya biraz altında ayarlayın, böylece BMS rutin kesme yerine son savunma hattı kalır. Aşırı akım koruması için kararlı çekiminiz üzerinde boşluk bırakın — kabaca tasarım akımının 1,3 katı — böylece kısa hızlanma veya tepe tırmanışı ani artışları paketi gereksiz yere kesmesin.

Hücre dengelemesi nedir ve neden paketimdeki buna ihtiyacı vardır?

Seri dizideki hücreler hiçbir zaman aynı kapasiteye veya iç dirence sahip değildir, bu nedenle birçok döngü boyunca gerilimler birbirinden sapıyor. Dengeleme olmadan, en zayıf hücre şarj sırasında en yüksek kesme noktasına ilk ulaşır ve deşarj sırasında en düşük kesme noktasına ilk ulaşır, bu yüzden tüm paket en kötü hücrede durur — kullanılabilir kapasiteyi kaybedersiniz ve dışarıda kalan hücre daha da hızlı yaşlanır. Dengeleme BMS en yüksek hücrelerden yük akıtır (pasif dengeleme) veya hücreler arasında taşır (aktif dengeleme) onları, genellikle şarjın üstüne yakın hizada tutmak için. Bu yüzden teli attığınız S sayısı BMS'e tam olarak eşleşmeli: 14S pakete 13S BMS takı bırakır bir grubu takip dışında ve dengesiz olarak, bu hem kapasite kaybı hem de yangın riskidir.

Gerilim düşüşüne ne sebep olur ve ne kadar beklemeliyim?

Gerilim düşüşü, paketin dinlenme gerilimi ile yük altındaki terminal gerilimi arasındaki düşüştür ve iç dirençten gelir. Paket direnci seri dizesi direnci paralel gruplar arasında paylaşılır: S × hücre direnci ÷ P. 20 mΩ hücrelerden 13S4P paketi yaklaşık 13 × 20 ÷ 4 = 65 mΩ'ye sahiptir, bu yüzden 40 A çekilmesi 40 × 0,065 = 2,6 V düşürür ve 48 V nominal paketi terminallerinde kabaca 45,5 V'ye çevirir. Ağır düşüş aynı zamanda düşük gerilim kesme noktasını kalan kapasiteyi öneriden daha erken kesmeye neden olur, bu da zor gazda kayıp menzil olarak gösterilir. Paralel hücre ekleyerek, daha düşük direnç hücreleri seçerek ve ara bağlantı direncini aşağıda tutarak azaltın — ve hücre direncinin hücreler yaşlandıkça ve soğuk çalıştıklarında arttığını unutmayın.

Paketimdeki şarj ne kadar sürer?

İlk tahmin olarak, paket kapasiteyi şarj cihazı akımına bölün: 5 A şarj cihazında 14 Ah paketi yaklaşık 14 ÷ 5 = 2,8 saatlik sabit akım şarjı gerekir. Gerçek lityum şarj cihazları CC-CV profili kullanırlar — paket tam gerilime ulaşana kadar sabit akım itiyor, sonra bu gerilimi akım sıfıra doğru azalırken tutuyor. Bu azalış basit bölmenin kaçırdığı zaman ekler, bu yüzden gerçekçi bir toplam sabit akım rakamının kabaca 1,2 × ile 1,5 × arasındadır veya burada yaklaşık 3,4 ile 4,2 saat arasındadır. Daha yüksek şarj akımı toplu faz daha hızlı bitirir ama orantılı olarak daha uzun taperda harcar ve BMS şarjın üstü yakınında hücreleri dengeledikten sonra işleri daha da yavaşlatabilir.

Hücrelerim ne kadar ısı üretecek ve güvenli mi?

Hücre ısısı Joule yasasını izler, q = I²R: 20 mΩ'den 10 A'ı taşıyan bir hücre 10² × 0,02 = 2 W yayar. Buradaki akım pakete değil, hücreye göre — 40 A paket çekişi dört paralel hücredir 10 A her biri. Isı akımın karesi ile ölçeklendiğinden, hücre başına akımı ikiye katladığında ısı dört katlanır, paralel sayıyı ikiye katladığında aynı paket akımında her hücrenin ısısı çeyreğe düşer. Sıcaklık yükselişi paketin ısıyı ne kadar iyi akışı ile bağlıdır: iyi havalandırılmış bir yapı 3 °C/W hücre-ortam ısıl direnci görebilir, kapalı bir tane 8 °C/W yaklaşık. Hücreleri en kötü durum sürekli yükü altında derecelendirilen maksimumun çok altında tutun (tipik olarak 60 °C) ve sayılar sıcak çalışırsa hava akışı veya boşluk ekleyin.