So schalten Sie Lithiumbatterien parallel oder in Reihe

Eine der häufigsten Fragen ist „Ich brauche mehr Leistung!“ Haben Sie eine Batterie, die mir mehr Volt oder mehr Ampere liefern kann?“ Die Antwort ist ja. Alle unsere Batterien können angeschlossen werden, um mehr Strom für den Betrieb größerer Motoren (Spannung – V) oder zusätzliche Kapazität (Amperestunden – Ah) ​​zu erzeugen. Dies nennt man die Reihenschaltung einer Batterie oder die Parallelschaltung von Lithiumbatterien.

Die Reihenschaltung einer Batterie ist eine Möglichkeit, die Spannung einer Batterie zu erhöhen. Wenn Sie beispielsweise zwei unserer 12-Volt- und 10-Ah-Batterien in Reihe schalten, erhalten Sie eine Batterie mit 24 Volt und 10 Amperestunden. Da viele Elektromotoren in Kajaks, Fahrrädern und Rollern mit 24 Volt betrieben werden, ist dies eine gängige Art der Batterieverkabelung.

Lithium-Ionen-Batterien parallel um die Amperestunden einer Batterie zu erhöhen (d. h. wie lange die Batterie mit einer einzigen Ladung läuft). Wenn Sie beispielsweise zwei unserer 12-V- und 10-Ah-Batterien parallel schalten, erhalten Sie eine Batterie mit 12 Volt und 20 Amperestunden. Da viele kleine Elektromotoren, Solarpaneele, Wohnmobile, Boote und die meisten Haushaltsgeräte mit 12 Volt betrieben werden, ist dies eine gängige Methode zur Herstellung einer Batterie, die sehr lange hält.

Bei Reihenschaltungen werden zwei oder mehr Batterien miteinander verbunden, um die Spannung des Batteriesystems zu erhöhen, wobei jedoch die gleiche Amperestundenleistung erhalten bleibt. Bedenken Sie, dass bei Reihenschaltungen jede Batterie die gleiche Spannung und Kapazität haben muss, da sonst die Batterie beschädigt werden kann. Um Batterien in Reihe zu schalten, verbinden Sie den Pluspol einer Batterie mit dem Minuspol einer anderen, bis die gewünschte Spannung erreicht ist. Wenn Sie Batterien in Reihe laden, müssen Sie ein Ladegerät verwenden, das zur Systemspannung passt. Wir empfehlen Ihnen, jeden Akku einzeln mit einem Multibank-Ladegerät aufzuladen, um ein Ungleichgewicht zwischen den Akkus zu vermeiden.

Wenn Sie sich Elektrizität als Wasser vorstellen, das durch ein Rohrsystem fließt, stellen Sie sich Spannung am besten als Wasserdruck vor und damit auch als Maß, mit dem wir messen können, wie stark elektrischer Strom fließt. Ampere wäre die Größe des Rohrs, durch das das Wasser fließt, und somit die Metrik, anhand derer wir messen, wie viel Strom wir zu einem bestimmten Zeitpunkt abgeben können. Amperestunden sind in diesem Beispiel von Sanitäranalogien ein Maß dafür, wie viele Gallonen Wasser im Laufe der Zeit durch Ihre Rohre fließen.

Ich fand dieses Bild (und viele mögen es im Internet) immer hilfreich bei der Erklärung von Elektrizität.

Grundlagen

Batteriepacks werden durch die Reihenschaltung mehrerer Zellen konstruiert; Jede Zelle addiert ihre Spannung zur Klemmenspannung der Batterie. Abbildung 1 Unten sehen Sie eine typische BSLBATT 13,2 V LiFePO4-Starterbatteriezellenkonfiguration.

Batterien können aus einer Kombination von Reihen- und Parallelschaltungen bestehen. Parallel geschaltete Zellen erhöhten die Stromverarbeitung; Jede Zelle trägt zur Gesamtamperestunde (Ah) der Batterie bei. Der BSLBATT B-LFP12V 12AH ist ein Beispiel für eine Reihen- und Parallelkonfiguration von Lithiumbatterien. Die B-LFP12V 12AH-Konfiguration, 13,2 V / 12,4 Ah, ist in dargestellt Abbildung 2.

Eine schwächere Zelle in in Reihe geschalteten Zellen würde ein Ungleichgewicht verursachen. Dies ist insbesondere in einer Reihenschaltung kritisch, da eine Batterie nur so stark ist wie die schwächste Zelle (analog zum schwächsten Glied in der Kette). Eine schwache Zelle fällt möglicherweise nicht sofort aus, kann aber beim Entladen schneller entladen werden (die Spannung fällt unter einen sicheren Wert von 2,8 V pro Zelle) als die starken Zellen. Beim Laden kann sich die schwache Zelle vor den gesunden Zellen füllen und überladen werden (Spannung über 3,9 V pro Zelle). Im Gegensatz zum schwachen Glied in einer Kettenanalogie belastet eine schwache Zelle die anderen gesunden Zellen in einer Batterie. Zellen in Multipacks müssen aufeinander abgestimmt sein, insbesondere wenn sie hohen Lade- und Entladeströmen ausgesetzt sind. Abbildung 3 Unten sehen Sie ein Beispiel einer Batterie mit einer schwachen Zelle.

Batteriemanagementsystem (BMS) Zellschutz

Ein BMS überwacht kontinuierlich die Spannung jeder Zelle. Wenn die Spannung einer Zelle die der anderen übersteigt, verringern die BMS-Schaltkreise den Ladezustand dieser Zelle. Dadurch wird sichergestellt, dass der Ladezustand aller Zellen auch bei hohem Entlade- (> 100 Ampere) und Ladestrom (> 10 Ampere) gleich bleibt.

Eine Zelle kann dauerhaft beschädigt werden, wenn sie nur einmal überladen (Überspannung) oder zu stark entladen (entladen) wird. Das BMS verfügt über eine Schaltung, die den Ladevorgang blockiert, wenn die Spannung 15,5 Volt überschreitet (oder wenn die Spannung einer Zelle 3,9 V überschreitet). Das BMS trennt die Batterie auch von der Last, wenn sie auf weniger als 5 % Restladung entladen ist (ein Tiefentladungszustand). Eine tiefentladene Batterie hat typischerweise eine Spannung von weniger als 11,5 V (< 2,8 V pro Zelle).

Mehrere Batterien in Reihe und/oder parallel (jede Batterie mit eigenem BMS)

Die 13,2-V-Batterien von BSLBATT können in Reihe und/oder parallel verwendet werden, um höhere Betriebsspannungen und/oder Kapazitäten für Ihre spezifische Anwendung zu erreichen. Es ist wichtig, dasselbe Batteriemodell mit gleicher Spannung und Kapazität (Ah) zu verwenden und niemals Batterien unterschiedlichen Alters zu verwenden.

Sofern nicht anders angegeben, sind BSLBATT-Batterien für den Einsatz in bis zu zwei Reihen- und/oder zwei Lithiumbatterien im Parallelbetrieb ohne zusätzliche externe Elektronik zugelassen. Diese Einschränkung wird aufgrund der Tatsache angewendet, dass Impedanz, Kapazität oder Selbstentladungsraten zwischen Zellen variieren können. Die Einschränkung ermöglicht normale Abweichungen bei einer Batterie, ohne dass sich dies negativ auf die andere Batterie auswirkt.

Darüber hinaus ermöglichen die Einschränkungen und Betriebsgrenzen anormale Bedingungen, wie z. B. eine schwache oder defekte Zelle in einer Batterie. Beachten Sie, dass die Nennwerte für eine bestimmte Batterie unterschiedlich sind, wenn diese im Serienbetrieb verwendet wird. Siehe Abschnitt unten „Maximale sichere Betriebsgrenzen“ für Batterie-Nennwerte.

Es wird immer bevorzugt, eine einzelne 26,4-Volt-Batterie gegenüber zwei in Reihe geschalteten 13,2-Volt-Batterien zu verwenden, da die einzelne Batterie jede der 8 in Reihe geschalteten Zellen intern überwachen und sicherstellen kann, dass der Ladezustand aller Zellen ausgeglichen ist.

Die Drähte und Anschlüsse, die zur Herstellung der Reihen-/Lithium-Batterien-Parallelbatterieanordnung verwendet werden, müssen für die erwarteten Ströme dimensioniert sein.

Verbinden Sie Lithiumbatterien der BSLBATT-Serie nicht mit anderen Chemiebatterien.

Im Bild unten sind es zwei 12V-Batterien In Reihe geschaltet, wodurch diese Batteriebank in ein 24-V-System umgewandelt wird. Sie können auch sehen, dass die Bank weiterhin über eine Gesamtkapazität von 100 Ah verfügt.

Bei Parallelschaltungen werden zwei oder mehr Batterien miteinander verbunden, um die Amperestundenkapazität der Batteriebank zu erhöhen, die Spannung bleibt jedoch gleich. Um Batterien parallel zu schalten, werden die Pluspole über ein Kabel und die Minuspole über ein weiteres Kabel miteinander verbunden, bis die gewünschte Kapazität erreicht ist.

Eine Parallelschaltung von Lithiumbatterien ist nicht dafür gedacht, dass Ihre Batterien irgendetwas über der Standardausgangsspannung mit Strom versorgen können, sondern dass sie vielmehr die Dauer verlängert, für die sie Geräte mit Strom versorgen kann. Es ist wichtig zu beachten, dass beim Laden von parallel geschalteten Lithiumbatterien die erhöhte Amperestundenkapazität möglicherweise eine längere Ladezeit erfordert.

Im Beispiel unten haben wir zwei 12-V-Batterien, aber Sie sehen, dass sich die Amperestunden auf 200 Ah erhöhen.

Nun kommen wir zur Frage: „Können BSLBATT-Batterien in Reihe oder parallel geschaltet werden?“

Standardproduktlinie: Unsere Standard-Lithiumbatterien können entweder in Reihe oder parallel geschaltet werden, je nachdem, was Sie in Ihrer spezifischen Anwendung erreichen möchten. BSLBATTs Datenblätter geben die Anzahl der Batterien an, die je nach Modell in Reihe geschaltet werden können. Wir empfehlen in der Regel maximal 4 Batterien parallel für unser Standardprodukt, es kann jedoch Ausnahmen geben, die je nach Anwendung mehr ermöglichen.

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Parallel- und Serienkonfigurationen und deren Auswirkungen auf die Leistung Ihrer Batteriebank zu verstehen. Unabhängig davon, ob Sie eine Erhöhung der Spannung oder der Amperestundenkapazität anstreben, ist die Kenntnis dieser beiden Konfigurationen äußerst wichtig, um die Lebensdauer und Gesamtleistung Ihrer Lithiumbatterie zu maximieren.

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