Tiedot rivissä olevien paristojen johdotuksesta ja rinnakkain

Aurinkosähköjärjestelmän rakentamisessa yksi tärkeimmistä huomioitavista asioista on akkujen kytkeminen. Kaksi yleistä tapaa ovat akkujen kytkeminen sarjaan tai rinnan. Kummallakin menetelmällä on omat etunsa ja mahdolliset ongelmansa, joten on tärkeää ymmärtää niiden väliset erot ennen valintaa.

Osa 1 Kaikki sarjaan kytkemisestä

1.1 Mitä on akun sarjaankytkentä?

Kun on kyse akkupaketin kokonaisjännitteen lisäämisestä, käytetään usein LiFePO4-akkujen sarjaankytkentää. Tämä tarkoittaa useiden kennojen kytkemistä sarjaan siten, että yhden kennon positiivinen napa on kytketty seuraavan kennon negatiiviseen napaan, kunnes haluttu jännite saavutetaan. Vaikka akkupaketin kokonaiskapasiteetti pysyy samana kuin yksittäisen kennon, tämä menetelmä tarjoaa suuremman lähtöjännitteen. Sarjaankytkentää käytetään usein sovelluksissa, kuten sähköajoneuvoissa, aurinkoenergiajärjestelmissä ja rakennusten varavoimalaitoksissa, koska se pystyy tuottamaan korkean jännitteen.

Oletetaan, että vaihdat neljä 12,8 V 100 Ah akut sarjaan. Tässä tapauksessa yhdistetty jännite on 51,2 V, kun taas akun kapasiteetti ampeeritunneina (Ah) pysyy muuttumattomana 100 Ah:ssa.

1.2 Sarjapiirin toiminnot

• Lisääntynyt lähtöjännite: Kytkemällä kennot sarjaan lähtöjännitettä nostetaan korkeajännitesovellusten vaatimusten täyttämiseksi.
• Tehokas virtalähde: Sarjaan kytketyt piirit voivat tarjota tehokkaan virtalähteen laitteille, jotka vaativat korkeaa jännitettä ja matalaa virtaa. Tämä johtuu siitä, että jännite kasvaa kokonaiskapasitanssin pysyessä samana.
• Akun hallinta: Sarjaan kytkettyjä akkuja ladattaessa tai purettaessa järjestelmää voidaan helposti hallita hallitsemalla kunkin kennon jännitettä.
• Turvallisuus:Sarjapiirit ovat vähemmän alttiita ylikuumenemiselle, koska jokainen kenno jakaa kuorman tasaisesti. Tämä vähentää yksittäisen kennon ylikuormituksen tai ylikuumenemisen todennäköisyyttä ja lisää akkupaketin turvallisuutta.
• Skaalautuvuus:Sarjakytkentä mahdollistaa skaalautuvuuden, eli lisäkennoja voidaan lisätä tarpeen mukaan järjestelmän kokonaisjännitetehon lisäämiseksi.

1.3 Sarjaan kytkennän mahdolliset ongelmat

• Kokonaiskapasiteetin pieneneminen:Vaikka lähtöjännite kasvaa, kun kennot kytketään sarjaan, akkujärjestelmän kokonaiskapasiteetti pysyy samana, joten energiaa voidaan varastoida vähemmän.
• Syväpurkauksen riski:Jos sarjaan kytketyn akkupaketin kenno purkautuu alle turvallisen vähimmäistason, se voi aiheuttaa pysyviä vaurioita tai jopa kennojen ja mahdollisesti muiden sarjaan kytkettyjen kennojen vikaantumisen.
• Monimutkaiset hallinnolliset vaatimukset:Kun kennot kytketään sarjaan, niitä on hallittava huolellisesti, jotta vältetään yli- tai alilataus, joka voi johtaa epätasapainoiseen lataukseen ja puolestaan ​​vaikuttaa akkujärjestelmän yleiseen kuntoon.

Näiden ongelmien lieventämiseksi on tärkeää varmistaa, että kaikilla sarjaan kytketyn akun kennoilla on samanlainen kapasiteetti ja ikä. Powerqueen suosittelee uusien akkujen lisäämistä akkupankkiin kolmen kuukauden kuluessa alkuperäisen akun ostamisesta. Tämä varmistaa, että uusilla akuillasi on verrattavissa oleva lataussyklin kesto nykyisiin akkuihisi ja ne voidaan helposti integroida olemassa olevaan järjestelmään. Asianmukainen lataus ja akun jännitteen valvonta ovat myös olennaisia ​​ylilatauksen estämiseksi ja akkupankin tehokkaan toiminnan varmistamiseksi.

Osa 2 Kaikki rinnakkaispiireistä

2.1 Mitä on akun rinnakkaiskytkentä?

Akkujen rinnankytkennällä tarkoitetaan useiden akkujen positiivisen ja negatiivisen kytkemistä negatiiviseen. Tässä kokoonpanossa akkupankin lähtöjännite pysyy samana kuin yksittäisen akun, mutta järjestelmän kokonaiskapasiteetti kasvaa. Rinnakkaiskytkentää käytetään usein sovelluksissa, jotka vaativat paljon energian varastointia, kuten sähköverkon ulkopuolisissa aurinkosähköjärjestelmissä tai sähköajoneuvoissa, jotka vaativat pidempää käyttöaikaa.

Esimerkiksi suljet neljä 12,8 V 100 Ah akut rinnan. Tässä tapauksessa yhteenlaskettu kapasiteetti on 400 Ah, kun taas jännite pysyy muuttumattomana 12,8 V:ssa.

2.2 Rinnakkaisliitännän toiminnot

• Lisääntynyt kapasiteetti: Rinnakkaisliitännän päätehtävänä on lisätä akkujärjestelmän kokonaiskapasiteettia pitäen samalla lähtöjännite vakiona.
• Tehokas energiankäyttö: Rinnakkaisliitäntä mahdollistaa laitteiden suuremman virrankulutuksen vaikuttamatta järjestelmän kokonaisjännitteeseen, mikä varmistaa tehokkaamman energiankäytön.
• Pidempi aikaväli: Rinnakkaisliitäntää käytetään usein sovelluksissa, joissa tarvitaan pidempää käyttöaikaa, kuten sähköverkon ulkopuolisissa aurinkosähköjärjestelmissä tai sähköajoneuvoissa.
• Parannettu luotettavuus:Yhdistämällä useita akkuja rinnakkain järjestelmästä tulee vähemmän riippuvainen yhdestä akusta, mikä parantaa järjestelmän luotettavuutta.
• Helppo hallinta:Koska jokainen rinnakkaispiirissä oleva akku saa saman jännitteen, ne voidaan ladata ja purkaa erikseen vaikuttamatta järjestelmän muihin akkuihin.
• Skaalautuvuus: Rinnakkaisliitännät mahdollistavat skaalautuvuuden lisäämällä akkuja tarpeen mukaan järjestelmän kokonaiskapasiteetin lisäämiseksi.

2.3 Rinnakkaisliitännän mahdolliset ongelmat

Vaikka rinnakkaisliitäntä tarjoaa useita etuja, siihen liittyy myös mahdollisia riskejä ja haasteita, jotka on otettava huomioon.

• Ylilatauksen ja ylikuumenemisen riski kasvaa:Rinnakkaisliitäntä lisää akkujärjestelmän kokonaiskapasiteettia, mikä helpottaa akkujen käsittelemättömän virran ottamista, mikä johtaa ylilatautumiseen, ylikuumenemiseen ja jopa tulipalovaaroihin.
• Vaikeuksia akkujen latauksen tasapainottamisessa:Kun akut kytketään rinnan, ne voivat menettää epätasapainonsa kapasiteetin vaihteluiden tai iän vuoksi, mikä johtaa suorituskyvyn ja käyttöiän heikkenemiseen.
• Alentunut tehokkuus:Rinnakkaisliitännät voivat johtaa tehokkuuden laskuun, koska kunkin akun sisäinen resistanssi vaikuttaa järjestelmän kokonaisresistanssiin, mikä voi vähentää kuormalle syötetyn tehon määrää.

Osa 3 LiFePO4-akkujen sarja- ja rinnakkaiskytkentöjen vertailu

Tässä osiossa käsittelemme sarja- ja rinnakkaiskytkentäisten LiFePO4-akkupiirien yhtäläisyyksiä ja eroja.

3.1 Yhtäläisyydet:

• Mahdollisuus parantaa akun kokonaistehoa:Sekä sarja- että rinnakkaiskytkennät voivat parantaa akkupaketin kokonaissuorituskykyä. Sarjakytkentä lisää lähtöjännitettä, kun taas rinnakkaiskytkennät lisäävät kapasiteettia.
• Käyttö erilaisissa sovelluksissa:Sekä sarja- että rinnakkaispiirejä käytetään useissa sovelluksissa, kuten matkailuautoissa, veneissä, aurinkotaloissa, sähköajoneuvoissa ja muissa sähköverkon ulkopuolisissa järjestelmissä.

3.2 Erot:

• Jännitelähtö:Sarjakytkentä lisää akun kokonaisjännitettä, kun taas rinnakkaiskytkentä ei muuta yksittäisen kennon tai akun lähtöjännitettä.
• Kapasiteetti:Rinnakkaiskytkentä lisää akun kokonaiskapasiteettia, kun taas sarjakytkentä ei vaikuta kapasiteettiin, vaan ainoastaan ​​lähtöjännitteeseen.
• Tehokkuus:Rinnakkaiskytkentä on yleensä tehokkaampi kuin sarjakytkentä, koska jokainen kenno tai akku latautuu ja purkautuu erikseen, kun taas sarjakytkentään voi vaikuttaa yhden kennon tai akun vikaantuminen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että sekä sarja- että rinnakkaisliitännät LiFePO4-akkuihin tarjoavat samanlaisia ​​etuja, mutta eroavat toisistaan ​​lähtöjännitteen, kapasiteetin ja hyötysuhteen suhteen. Liitäntätyypin valinta riippuu käyttökohteesta ja halutuista suorituskykyominaisuuksista.

Osa 4 Usein kysyttyjä kysymyksiä akkujen sarja- ja rinnakkaiskytkennästä

4.1 Kuinka monta akkua voi kytkeä sarjaan?

Sarjaan kytkettävien akkujen määrä riippuu tyypillisesti akusta ja sen valmistajasta. Esimerkiksi VoimakuningatarKytke jopa neljä LiFePO4-akkua sarjaan luodaksesi 48 voltin järjestelmän. Jotta sarjaan kytkettyjen akkujen suositeltu raja ei ylity, on tärkeää tarkistaa asia akun valmistajalta.

4.2 Kuinka monta akkua voi kytkeä rinnan?

Yleisesti ottaen rinnankytkettävien akkujen lukumäärälle ei ole rajoitusta, kunhan ne ovat identtisiä ja niillä on samat tekniset tiedot.On kuitenkin tärkeää varmistaa, että akun kaapelin koko ja latausjärjestelmä kestävät rinnakkaiskytkennän aiheuttaman lisääntyneen virrankulutuksen. Useiden akkujen rinnakkainkytkentöihin liittyvissä asioissa on aina suositeltavaa noudattaa valmistajan ohjeita ja pyytää ammattilaisen neuvoja optimaalisen suorituskyvyn ja turvallisuuden varmistamiseksi.

4.3 Kestävätkö akut pidempään sarjaan vai rinnan kytkettyinä?

Sarjaan ja rinnan kytketyillä akuilla on erilainen vaikutus niiden käyttöikään, joten on vaikea sanoa varmasti, kumpi kytkentätyyppi pidentää akkujen käyttöikää.

Sarjaankytkennässä akut kytketään toisiinsa siten, että positiiviset navat ovat negatiivisissa navoissa, mikä johtaa lisääntyneeseen lähtöjännitteeseen. Tämä kokoonpano voi altistaa akun suuremmalle rasitukselle ja kuumuudelle, mikä voi lyhentää sen käyttöikää. Jos yksi kenno vikaantuu tai heikkenee, se voi vaikuttaa negatiivisesti koko akkuun.

Toisaalta rinnankytkennässä akut kytketään yhteen siten, että positiiviset navat on kytketty positiivisiin napoihin ja negatiiviset navat negatiivisiin napoihin. Lähtöjännite pysyy samana kuin yksittäisessä akussa, mutta kapasiteetti kasvaa. Rinnakkaiskytkentä jakaa kuorman tasaisemmin kennojen kesken, mikä vähentää ylikuumenemisen riskiä ja ennenaikaisen vikaantumisen todennäköisyyttä ylikuormituksen vuoksi.

Akun käyttöikä riippuu yleisesti ottaen useista tekijöistä, kuten akun tyypistä, käyttötavoista, huollosta ja lämpötilaolosuhteista. Se, kestävätkö akut pidempään sarjaan vai rinnan kytkettyinä, riippuu tilanteen erityispiirteistä. On aina parasta noudattaa valmistajan suosituksia ja kysyä ammattilaisen neuvoa, kun kytket useita akkuja sarjaan tai rinnan optimaalisen suorituskyvyn, turvallisuuden ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että aurinkosähköjärjestelmää tai muita sähköverkosta riippumattomia järjestelmiä rakennettaessa on tärkeää valita oikea liitäntätyyppi akuille. Sekä sarja- että rinnakkaiskytkennöillä on omat etunsa ja haittansa, ja valinta riippuu erityisvaatimuksistasi ja sovelluksestasi.

Sarjakytkentä on ihanteellinen sovelluksiin, jotka vaativat korkeaa jännitettä, kun taas rinnakkaiskytkentä tarjoaa lisää kapasiteettia pidempää käyttöaikaa varten. Jokaisella liitäntätavalla on omat mahdolliset ongelmansa, kuten ylikuumenemisen tai tehokkuuden heikkenemisen riski. Näiden riskien lieventämiseksi akun asianmukainen hallinta ja huolto ovat kriittisiä.

Kun akkuja kytketään sarjaan tai rinnan, on suositeltavaa noudattaa valmistajan ohjeita ja pyytää asiantuntija-apua optimaalisen suorituskyvyn, turvallisuuden ja pitkän käyttöiän varmistamiseksi. Oikean liitäntätyypin ja asianmukaisen akkujen hallinnan avulla voit maksimoida akkupakettisi suorituskyvyn ja energian varastointikyvyn sähköverkon ulkopuolisissa sovelluksissa.