4S, 16S, 2P: как читать обозначения аккумуляторных сборок и считать их напряжение и ёмкость
Буква S показывает, сколько ячеек соединено последовательно: она умножает напряжение. Буква P — сколько таких цепочек соединено параллельно: она умножает ёмкость. Запись 16S1P из ячеек LiFePO4 по 3,2 В и 100 А·ч означает 16 × 3,2 = 51,2 В, 100 А·ч и 51,2 × 100 = 5 120 Вт·ч ≈ 5,12 кВт·ч. А 4S — это «двенадцативольтовая» LFP-батарея: 4 × 3,2 = 12,8 В.
Как расшифровывается запись
S — от английского series, последовательное соединение. P — parallel, параллельное. Число перед буквой говорит, сколько ячеек в цепочке (для S) и сколько цепочек (для P). Читать запись нужно слева направо: сначала цепочка, потом их количество.
- 4S — четыре ячейки последовательно, одна цепочка (подразумевается 4S1P);
- 16S1P — шестнадцать ячеек последовательно в одной цепочке;
- 4S2P — две цепочки, в каждой по четыре ячейки, цепочки соединены параллельно, всего 8 ячеек;
- 2S2P — две цепочки по две ячейки, всего 4 ячейки.
Число ячеек в сборке — произведение: 16S2P — это 32 ячейки. Как устроено подключение самих проводов и перемычек, мы подробно показывали в статьях про последовательное и параллельное соединение аккумуляторов и четыре аккумулятора на 24 В; здесь мы разбираем только обозначения и расчёт.
Правило расчёта
Для сборки aSbP из ячеек с напряжением U и ёмкостью C:
- напряжение сборки = a × U;
- ёмкость сборки = b × C;
- энергия = напряжение × ёмкость = a × b × U × C.
Для LiFePO4 за номинальное напряжение ячейки берут 3,2 В, а рабочий диапазон — от 2,5 до 3,65 В на ячейку. Для свинцовых моноблоков 12 В «S» относится уже не к ячейкам, а к блокам: внутри блока шесть свинцовых элементов по 2 В, которые мы не считаем отдельно.
Таблица для LiFePO4 (ячейка 3,2 В, 100 А·ч) и 12-вольтовых свинцовых блоков (100 А·ч)
| Сборка | Из чего | Номинал, В | Диапазон, В | Ёмкость, А·ч | Энергия, кВт·ч |
|---|---|---|---|---|---|
| 4S | LFP-ячейки | 12,8 | 10,0–14,6 | 100 | 1,28 |
| 8S | LFP-ячейки | 25,6 | 20,0–29,2 | 100 | 2,56 |
| 15S | LFP-ячейки | 48,0 | 37,5–54,75 | 100 | 4,80 |
| 16S | LFP-ячейки | 51,2 | 40,0–58,4 | 100 | 5,12 |
| 4S2P | LFP-ячейки | 12,8 | 10,0–14,6 | 200 | 2,56 |
| 16S2P | LFP-ячейки | 51,2 | 40,0–58,4 | 200 | 10,24 |
| 2S2P | LFP-ячейки | 6,4 | 5,0–7,3 | 200 | 1,28 |
| 2S2P | свинцовые блоки 12 В | 24 | по паспорту блока | 200 | 4,8 |
| 4S | свинцовые блоки 12 В | 48 | по паспорту блока | 100 | 4,8 |
Диапазон считаем так: нижняя граница — 2,5 В × число ячеек в цепочке, верхняя — 3,65 В × число ячеек. Например, 16S: 16 × 2,5 = 40 В и 16 × 3,65 = 58,4 В. Реальные пороги отсечки задаёт BMS и производитель батареи: они обычно уже, чем теоретический диапазон ячейки. Для свинцовых блоков границы заряда и разряда зависят от типа (AGM, гелевый) и температуры, поэтому в таблице они «по паспорту». Обратите внимание на последние две строки: 4S из 12-вольтовых свинцовых блоков — это уже 48 В, а не «12-вольтовая» сборка, как в случае LFP-ячеек.
Почему 15S и 16S — разные «48-вольтовые» батареи
Слово «48 В» в описании накопителей относят к двум разным сборкам. Батарея 15S даёт номинальные 15 × 3,2 = 48 В, а 16S — 51,2 В. Различие видно по рабочим напряжениям: полностью заряженная 15S — около 15 × 3,65 = 54,75 В, а 16S — около 58,4 В. На практике большинство современных домашних LFP-накопителей — 16S, и у них в паспорте написано 51,2 В.
Для инвертора это не просто цифра: в настройках батареи задаются напряжения заряда, поглощения, отключения при разряде и возврата. Для 16S они выше, чем для 15S, и значения нужно брать из паспорта батареи, а не копировать из соседней инструкции. Если выставить пороги для 15S на 16S-батарее, инвертор начнёт ограничивать заряд раньше, чем нужно, и вы недополучите ёмкость; обратное — выставить пороги для 16S на 15S — опаснее, потому что батарея может получить повышенное напряжение, и тогда её защищает BMS, отключая её с ошибкой. Подробно о BMS на 4S–16S — в статье про JBD BMS.
Где встречается запись
- Шильдик батареи: «16S1P, 51,2 В, 100 А·ч».
- Описание BMS: «для сборок 4S–16S» — значит, плата поддерживает от 4 до 16 последовательных ячеек в цепочке. Параллельные цепочки плата «видит» как одну сборку, если они соединены раньше платы.
- Описание самодельной или заказной сборки и спецификация поставки.
- Однолинейная схема: на ней обычно рисуют не все ячейки, а один блок с подписью, например «АКБ 51,2 В, 16S2P, 200 А·ч», и стрелками показывают плюс и минус.
Типичные ошибки
- Путать 2S2P и 2P2S. По энергии это одно и то же: 4 ячейки, 2 × 2. Но 2S2P — две цепочки, каждая из двух последовательных ячеек, соединённые параллельно, а 2P2S — две параллельные пары, соединённые последовательно. Разница в том, где стоят балансировка и защита: в первом случае BMS следит за каждой ячейкой цепочки, во втором — за напряжением на группе из двух параллельных ячеек. Разные схемы по-разному реагируют на выход из строя одной ячейки, поэтому всегда уточняйте, какая именно сборка.
- Соединять параллельно сборки с разным числом S. Нельзя подключить параллельно 15S и 16S, как и 8S с 16S: напряжения не совпадут, и между ними потечёт большой выравнивающий ток. Параллельно соединяют только сборки одного напряжения и желательно одной модели.
- Считать энергию только по ампер-часам. Батарея 100 А·ч при 12,8 В и 100 А·ч при 51,2 В — это 1,28 и 5,12 кВт·ч. Без напряжения сравнение ёмкостей ничего не говорит.
- Игнорировать число ячеек в BMS. BMS рассчитана на конкретное число последовательных ячеек; ставить плату 4S на сборку 8S нельзя.
Если вам нужно подобрать накопитель под нагрузку, а не разбираться в схемах сборки, удобнее начать с калькулятора накопителя и готовых батарей в разделе аккумуляторов.
Как проверить сборку перед покупкой
Попросите продавца записать обозначение сборки, номинальное напряжение, ёмкость и энергию в одном месте, например в спецификации. Затем проверьте арифметику сами: число последовательных ячеек на 3,2 В должно дать заявленное напряжение, а напряжение на ёмкость — заявленные киловатт-часы. Если батарея названа «48 В 5 кВт·ч», а ёмкость указана 100 А·ч при 51,2 В, цифры сходятся с запасом, и это нормально: часть энергии не используется из-за глубины разряда. Если же расхождение заметное и без объяснений, просите уточнить, из каких ячеек и по какой схеме собрана батарея.
Частые вопросы
Что значит 16S1P?
Шестнадцать ячеек последовательно в одной цепочке. Для LiFePO4 по 3,2 В это 51,2 В; если ячейка 100 А·ч, то батарея 100 А·ч и 5,12 кВт·ч.
Можно ли из двух батарей 4S сделать 8S?
Электрически да, если соединить их последовательно: получится 25,6 В при той же ёмкости. Но у каждой готовой батареи есть своя BMS, и для последовательного соединения она должна быть рассчитана на такую схему. Если в паспорте этого не сказано, соединять нельзя. Параллельное соединение 4S + 4S даёт тот же номинал 12,8 В с удвоенной ёмкостью.
Как посчитать энергию сборки быстро?
Умножьте число ячеек в сборке на напряжение ячейки и её ёмкость. Для 16S2P из ячеек 3,2 В и 100 А·ч: 16 × 2 × 3,2 × 100 = 10 240 Вт·ч ≈ 10,24 кВт·ч.
Почему у ячейки LFP диапазон 2,5–3,65 В, а в настройках инвертора другие числа?
Диапазон ячейки — предельные границы. Инвертор и BMS работают в более узком окне, чтобы не доводить батарею до крайних значений: так дольше живёт ресурс. Значения берите из паспорта конкретной батареи.