¿Cuántas celdas LiFePO4 de gran formato se pueden conectar en serie?

Necesitarás:

1. Unos pocos millones de dólares para que un equipo de ingenieros desarrolle un buen recinto con todas las separaciones / aislantes de espaciado / huida.
2. Un BMS central muy sofisticado que puede funcionar en todo el rango de kV. Esto probablemente requerirá aislamiento de fibra óptica.
3. Buena instalación de pruebas con equipos de prueba de baterías muy costosos que funcionan a 1 kV.
4. PPE completo de 40 cal cuando esté cerca de la batería.

Tenga en cuenta que las células Li vienen con un oxidante incorporado, por lo que la extinción de incendios no es una opción.

Cada celda solo ve su propio voltaje a través de ella. En teoría, puede apilar un número infinito de celdas en una línea para obtener el voltaje que desee. Por supuesto, usted tiene que manejar adecuadamente el alto voltaje de extremo a extremo. Todas las celdas en una línea física serían las menos propensas a errores. Si dobla la línea de celdas de un lado a otro, entonces considere que habrá posibles voltajes altos entre las celdas cercanas. En su caso, tiene 1 kV máx., Lo que no es que sea difícil de aislar.

El mayor problema será el uso efectivo de las células. Debe dejar de dibujar la corriente cuando la celda más débil llegue al punto bajo especificado por el fabricante. Compruebe la hoja de datos. Con esa cantidad de celdas en serie, quedará energía significativa en la cadena cuando tengas que detenerte debido a la celda más débil.

La carga también será un problema importante. Tienes que dejar de cargar cuando la primera celda se llene. Otros aún podrían estar muy por debajo del pleno. Después de algunos ciclos, casi no habrá espacio entre descargar la celda más baja y cargar la celda más alta. Esta es la razón por la que las cadenas de solo unas pocas celdas usan balance de carga . Se mide el voltaje en cada celda y se conecta una derivación a través de las celdas por encima de la mediana. Esto ralentiza su carga y permite que las celdas de menor voltaje se pongan al día.

Es bastante sencillo diseñar un sistema que funcione normalmente. Voltaje de la batería = N celdas * voltaje de la celda.

¿Qué podría haber en la bolsa que pudiera oponerse a tantas celdas en serie? Nada per se . Sin embargo, en una batería de 1000v, existe la posibilidad de que pueda tener una diferencia potencial de hasta 1000v a través de cualquier aislante. Con celdas que están diseñadas para operar a 4v, el fabricante de celdas puede, o no, anticipar la necesidad de un aislamiento de 1000v.

Ese es tu primer trabajo como diseñador del sistema más grande. Diseñar su batería para que las celdas redondas de aislamiento no vean un voltaje mayor al especificado por el fabricante para la celda. Si el fabricante especifica quizás 100v, entonces tal vez se ensamblan las celdas en baterías de menos de 100v y se equilibra el voltaje entre las baterías. Si el fabricante no especifica un aislamiento que soporte la tensión, entonces no debe asumir más de 48v. Esta es la tensión generalmente reconocida por la mayoría de los cuerpos de especificación eléctrica debajo de los cuales no necesita preocuparse por el aislamiento para la prevención de golpes.

El siguiente trabajo es el BMS, para proteger las células de una sobrecarga y una descarga excesiva. Tiene que funcionar a más de 1000v, pero nuevamente es bastante sencillo ya que es el comportamiento esperado. Use chips BMS, colóquelos en cascada con un aislamiento de voltaje adecuado y deberían funcionar.

Yo esperaría que tomara aproximadamente el 10% de su esfuerzo de diseño, para que las celdas funcionen como se esperaba.

Lo que debería tomar el 90% de su esfuerzo de diseño es anticipar y protegerse contra un comportamiento inesperado. 1000v DC mantendrá un heck'v'n'arc si se abre accidentalmente en cualquier lugar de la batería. ¿Mitiga esto con interruptores que romperán 1000v, derivaciones que abreviarán la apertura, una caja a prueba de bombas alrededor de la batería, o los tres? Un corto interno que destruye una celda puede tener un efecto problemático similar a un abierto.

Una batería de 1000v construida con celdas seguras sería bastante peligrosa. Construidas a partir de células Li, que tienen una reputación similar a una granada de mano, se podría esperar que sea menos segura.

¿Cuánta investigación y pruebas tendrá que hacer para verificar si sus sistemas de mitigación han anticipado todos los modos de falla, y pueden hacer frente a todos los modos de falla? Ese es tu problema grande . Boeing no parece haberlo roto todavía.

Supongo que si no está apuntando su sistema de batería al avión, entonces puede permitirse un estándar de seguridad más bajo. Como mínimo, sería bueno si una falla de la celda no causara la pérdida de vidas a nadie que se encuentre dentro del radio de la explosión. Luego puede trabajar para no perder el vehículo o el edificio en el que se encuentra, y la máxima seguridad sería no perder la batería en sí.

Si sobrevive a su primera falla mayor no anticipada, háganos saber lo que ha aprendido.