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Série LiFePO4 et parallèle : guide complet
Caractéristiques et applications LiFePO4
Avantages : Les batteries au lithium fer phosphate (LiFePO4) sont connues pour leur longue durée de vie, leur structure stable et leur sécurité fiable,
Applications : Dans les véhicules électriques, les domaines des énergies renouvelables, manutention des matériaux , voiturettes de golf , marin et ESS champs.
Pourquoi LiFePO4 doit être connecté en série et en parallèle
Les batteries LiFePO4 sont connectées en série et en parallèle pour atteindre la tension et la capacité dans diverses applications.
· Connexion en série : Plusieurs batteries sont connectées bout à bout pour augmenter la tension totale.
· Connexion parallèle : Plusieurs batteries sont connectées côte à côte pour augmenter la capacité et la sortie de courant.
En utilisant correctement la connexion série et parallèle des batteries LiFePO4, les utilisateurs peuvent personnaliser la configuration de la batterie pour répondre aux besoins d'appareils spécifiques.
1. Connexion série LiFePO4
A. Fonctionnement de la série LiFePO4
• Les cellules de la batterie LiFePO4 sont connectées bout à bout, avec le positif borne d'une cellule connectée à la borne négative d'une autre cellule.
• En connectant en série, la capacité reste inchangée et la tension totale augmente jusqu'à la somme de toutes les cellules individuelles.
• La valeur nominale tension de LiFePO4 les batteries sont généralement de 3,2 V, par exemple, 4 batteries de 3,2 V connectées en série peuvent obtenir une batterie de 12,8 V, la connexion en série est donc essentielle pour les applications qui nécessitent des tensions plus élevées.
B. Avantages de la connexion en série
Avantages de la connexion en série de batteries LiFePO4 :
• Sortie de tension plus élevée : La connexion de plusieurs batteries en série augmente la tension totale du bloc-batterie, ce qui la rend adaptée aux applications haute tension, telles que la connexion de quatre batteries 12 V en série pour obtenir une tension de 48 V.
• Stockage d'énergie plus efficace : Les packs de batteries en série partagent la charge de manière égale, garantissant que les batteries se chargent et se déchargent au même rythme. En conséquence, le stockage global de l’énergie est plus efficace.
• La connexion en série est idéale pour les applications nécessitant des tensions élevées, telles que les véhicules électriques et les systèmes d'énergie solaire.
C. Inconvénients de la connexion en série
Les batteries LiFePO4 connectées en série présentent également certains inconvénients, notamment :
• Risque de surcharge : Différentes cellules de batterie dans un bloc-batterie en série peuvent se décharger à des rythmes différents, ce qui entraîne une tension déséquilibrée dans le bloc-batterie. La durée de vie de la batterie peut être raccourcie si certaines cellules de la batterie sont surchargées.
• Capacité inférieure : Les batteries en série ont la même capacité que les cellules individuelles d’un pack en série. Les batteries avec connexions série n'ont pas une capacité totale plus grande.
Les capacités et l'âge des batteries doivent être similaires dans une batterie en série afin d'éviter ces problèmes. De plus, charger correctement la batterie et surveiller sa tension sont essentiels pour éviter la surcharge et garantir son efficacité.
Considérations sur la série D.
Problèmes de connexion en série
Déséquilibre cellulaire :
Dans une connexion en série, il est essentiel de garantir que toutes les cellules ont des caractéristiques similaires, notamment la capacité et la résistance interne. S'il existe un déséquilibre important entre les cellules, une ou plusieurs cellules peuvent être surchargées ou trop déchargées, entraînant une dégradation des performances et des dommages potentiels.
Contrôle de charge/décharge :
Les batteries de la série LiFePO4 nécessitent une gestion minutieuse des processus de charge et de décharge. Cela peut nuire aux performances globales et à la durée de vie d'un système de batterie si les différences de taux de charge ou de décharge entre les cellules ne sont pas correctement contrôlées.
Fournir des solutions
Charge équilibrée :
Il est possible de résoudre le problème des cellules déséquilibrées en série en mettant en œuvre un système de charge équilibré. En équilibrant la charge de chaque cellule, on évite que les cellules soient surchargées ou trop déchargées. L'équilibrage peut être obtenu grâce à des circuits actifs ou à des méthodes passives, telles que des méthodes basées sur la résistance.
Système de gestion de batterie (BMS) :
Pour les batteries série LiFePO4, GTC sont fortement recommandés. Chaque cellule est surveillée et contrôlée par le BMS pour garantir qu'elle fonctionne dans une plage de sécurité pendant la charge et la décharge. Cela prolonge la durée de vie de la batterie et optimise ses performances en évitant les surcharges, les décharges excessives et les températures extrêmes.
Une charge équilibrée et un BMS peuvent atténuer efficacement les problèmes liés aux connexions en série dans les systèmes de batterie LiFePO4. En conséquence, le système de batterie fonctionnera de manière optimale, aura une durée de vie plus longue et sera sûr.
2. Connexion parallèle LiFePO4
A. Fonctionnement parallèle LiFePO4
• Les cellules de la batterie LiFePO4 sont connectées côte à côte, avec toutes les électrodes positives connectées ensemble et toutes les électrodes négatives connectées ensemble.
• Dans cette méthode, la capacité totale de la batterie est augmentée en ajoutant la capacité de toutes les batteries connectées, tandis que la tension reste inchangée.
• Par exemple, 2 batteries de 100 Ah connectées en parallèle peuvent obtenir une batterie de 200 Ah. Une connexion parallèle doit être adoptée lorsqu'un stockage d'énergie plus important ou un temps de décharge plus long sans augmenter la tension sont nécessaires.
B. Avantages de la connexion parallèle
Il y a plusieurs avantages à connecter des batteries LiFePO4 en parallèle, notamment :
• Capacité accrue : Lorsque plusieurs batteries sont connectées en parallèle, la capacité globale du bloc-batterie augmente, ce qui le rend adapté aux applications haute puissance. Si quatre Piles 12,8 V 100 Ah sont connectés en parallèle, la tension reste la même, mais la capacité augmente jusqu'à 400 Ah.
• Risque réduit de surcharge : Les batteries du pack de batteries parallèle se chargent et se déchargent indépendamment, réduisant ainsi le risque de surcharge. Par conséquent, l’ensemble de la batterie est plus sûr et a une durée de vie plus longue.
• Application : Le stockage efficace de l'énergie grâce à une charge et une décharge uniformes de la batterie est très approprié pour les systèmes d'alimentation hors réseau et de secours pour systèmes de production d'énergie solaire .
C. Inconvénients de la connexion parallèle
Les batteries LiFePO4 connectées en série présentent également certains inconvénients, notamment :
• Risque de surcharge : Différentes cellules de batterie dans un bloc-batterie en série peuvent se décharger à des rythmes différents, ce qui entraîne une tension déséquilibrée dans le bloc-batterie. La durée de vie de la batterie peut être raccourcie si certaines cellules de la batterie sont surchargées.
• L'efficacité du stockage d'énergie est faible : Les batteries en série ont la même capacité que les cellules individuelles d’un pack en série. Les batteries avec connexions série n'ont pas une capacité totale plus grande.
Les capacités et l'âge des batteries doivent être similaires dans une batterie en série afin d'éviter ces problèmes. De plus, charger correctement la batterie et surveiller sa tension sont essentiels pour éviter la surcharge et garantir son efficacité.
D. Considérations parallèles
Connexions parallèles et problèmes potentiels
Charge/décharge inégale :
Les batteries LiFePO4 connectées en parallèle peuvent subir une charge ou une décharge inégale. Il peut y avoir des différences de résistance interne et de capacité qui entraînent une charge plus importante ou une décharge plus rapide des batteries que d'autres en raison de déséquilibres. Les performances et la durée de vie de la batterie peuvent en être affectées.
Contrôle de la température :
Le contrôle de la température peut également constituer un défi avec les connexions parallèles. La température globale du système de batterie peut être affectée si une ou plusieurs batteries connectées en parallèle génèrent une chaleur excessive pendant la charge ou la décharge. Par conséquent, l’efficacité peut être réduite, le vieillissement peut être accéléré et des risques pour la sécurité peuvent survenir.
Fournir des solutions
Décharge équilibrée :
Les systèmes de batteries LiFePO4 avec charge ou décharge parallèle peuvent bénéficier d'un système de décharge équilibré. Dans ce cas, un système de gestion de batterie (BMS) est utilisé pour surveiller et contrôler le processus de décharge, garantissant que chaque batterie contribue proportionnellement à la charge. En plus d'éviter une décharge excessive des batteries individuelles, cela favorise une utilisation égale de la capacité de la batterie.
Systèmes de surveillance de la température :
Pour garantir un contrôle approprié de la température dans les systèmes de batteries LiFePO4 parallèles, un système de surveillance de la température est essentiel. La température de chaque batterie est surveillée en permanence par des capteurs de température sur ces systèmes. Il est possible de réduire le taux de charge/décharge ou de fournir un refroidissement adéquat si une batterie dépasse les limites de température de sécurité.
Systèmes équilibrés de surveillance du débit et de la température peut résoudre efficacement les problèmes potentiels liés aux connexions parallèles dans les batteries LiFePO4. En plus de maximiser la capacité de la batterie, ces solutions assurent une bonne gestion de la température, optimisant ainsi les performances, la durée de vie et la sécurité.
3. Série de batteries LiFePO4 VS connexion parallèle
Similitudes :
① Améliorer les performances de la batterie :
Les batteries LiFePO4 peuvent être connectées en série et en parallèle pour améliorer leurs performances globales, avec une connexion en série améliorant la tension de sortie et une connexion parallèle améliorant la capacité.
② Large gamme d'utilisations :
Il existe de nombreuses applications pour les connexions en série et en parallèle, y compris les camping-cars, les navires et les maisons solaires. Outre les véhicules électriques, ils peuvent également être utilisés comme sources d’énergie hors réseau.
Différences :
①Sortie de tension :
La tension de sortie de la batterie est augmentée en connectant des batteries LiFePO4 en série. Une batterie avec quatre batteries 12 V connectées en série produira 48 V lorsque les batteries sont connectées en série. En revanche, la connexion en parallèle des batteries LiFePO4 augmente la capacité globale de la batterie, mais la tension de sortie reste la même.
② Capacité :
La capacité totale du pack de batteries peut être augmentée en parallélisant des batteries au lithium fer phosphate, par exemple, 4 batteries de 100 Ah connectées en parallèle donnent 400 Ah. Cependant, la mise en parallèle de batteries au lithium fer phosphate ne fera qu'augmenter la tension de sortie de la batterie, et non sa capacité totale.
③ Efficacité :
En raison de la capacité de charger et de décharger chaque cellule ou batterie indépendamment, les batteries LiFePO4 sont généralement plus efficaces en parallèle qu'en série. La batterie ne sera pas affectée par la panne ou l’endommagement d’une cellule ou d’une batterie. En revanche, si une cellule ou un bloc-batterie d'un bloc-batterie en série tombe en panne ou est endommagé, cela affectera les performances de l'ensemble du bloc.
④ Coût :
En raison du câblage et du matériel supplémentaires nécessaires pour garantir le bon fonctionnement et la sécurité du bloc de batteries, la mise en parallèle des batteries LiFePO4 est généralement plus coûteuse que leur connexion en série. Certaines applications peuvent toutefois justifier un coût supplémentaire en raison de la capacité et de l’efficacité accrues.
Les batteries LiFePO4 peuvent être connectées en série ou en parallèle selon l'application. Chaque fois qu’une sortie haute tension est requise, les connexions en série constituent la meilleure option. Les connexions parallèles sont préférables si une capacité élevée est requise. Malgré leurs avantages et inconvénients respectifs, les deux configurations sont capables d'améliorer les performances globales de la batterie dans diverses applications, telles que les camping-cars, les navires et les maisons solaires. Le coût, l'efficacité et la tension de sortie d'une configuration doivent également être pris en compte pour déterminer quelle configuration convient le mieux à vos besoins.
4. Considérations parallèles et en série
Pour garantir des performances et une sécurité optimales lors de la connexion de batteries LiFePO4 en parallèle, tenez compte des points suivants :
Cohérence:
Les connexions parallèles nécessitent des cellules ou des blocs-batteries ayant les mêmes spécifications, notamment la tension, la capacité et l’âge. Lorsque les cellules ne correspondent pas, la charge et la décharge peuvent être déséquilibrées, augmentant ainsi le risque de panne de batterie.
Équilibre:
Le maintien de l'équilibre et la prévention de la surcharge ou de la sous-charge de chaque cellule ou bloc-batterie nécessitent de surveiller l'état de charge de chaque cellule ou bloc-batterie. De cette façon, la batterie a une durée de vie plus longue et plus sûre.
Câblage :
Les connexions parallèles doivent être câblées correctement pour que la batterie fonctionne efficacement et en toute sécurité. Les erreurs de câblage peuvent provoquer des courts-circuits et d'autres conditions dangereuses.
Les points suivants doivent être pris en compte lors de la connexion des batteries LiFePO4 en série :
Cohérence:
Lors de la connexion de batteries en série, il est essentiel d'utiliser des cellules ou des blocs-batteries ayant les mêmes spécifications : tension, capacité et âge. Des cellules mal adaptées peuvent conduire à une distribution de tension déséquilibrée, entraînant une surcharge ou une sous-charge des unités individuelles.
Chargement :
Une surcharge peut se produire si une cellule ou une batterie termine sa charge avant les autres. Pour éviter cela, il est conseillé d'utiliser un système de gestion de batterie (BMS) qui surveille la tension de chaque cellule ou batterie.
Sécurité:
La connexion des batteries en série augmente la tension totale de sortie, augmentant ainsi le risque de choc électrique. Pour des raisons de sécurité, assurez-vous que la batterie est correctement isolée et mise à la terre.
De plus, évitez de connecter des batteries neuves et anciennes, surtout si elles ont été achetées au cours des 3 à 6 derniers mois, car des résistances internes différentes peuvent avoir un impact sur les performances globales. Utilisez toujours des batteries lithium-ion dont les performances sont constantes et ne mélangez jamais différentes marques, capacités ou types. Enfin, vérifiez que la polarisation des batteries est correcte pour éviter les chutes de tension.
5. Cas de connexion en série et en parallèle
Véhicules électriques :
Afin de répondre aux exigences de tension et de capacité pour une propulsion efficace, les véhicules électriques (VE) utilisent souvent des connexions en série et en parallèle. Les batteries LiFePO4 sont connectées en série pour obtenir une haute tension, tandis que des connexions parallèles sont utilisées pour augmenter la puissance et la capacité.
Systèmes de stockage solaire :
Les connexions en série et en parallèle sont souvent utilisées dans les systèmes de stockage solaire pour optimiser le stockage et l'utilisation de l'énergie. Dans les connexions en série, des niveaux de tension plus élevés sont obtenus pour un stockage efficace de l'énergie, tandis que dans les connexions en parallèle, davantage d'énergie des panneaux solaires est stockée.
Explorez les raisons et les conséquences de l'utilisation
Véhicules électriques :
La puissance de sortie et les performances des véhicules électriques sont améliorées grâce aux connexions en série, qui permettent des tensions plus élevées. Le résultat est des vitesses plus élevées et une autonomie plus longue pour les véhicules électriques. Les connexions parallèles augmentent cependant la capacité de la batterie, permettant des temps de conduite plus longs et une alimentation électrique continue. En combinant des connexions parallèles et en série, les véhicules électriques atteignent une tension, une capacité et une puissance de sortie optimales, équilibrant ainsi les performances et l'autonomie.
Systèmes de stockage d’énergie solaire :
Il est essentiel d'avoir des connexions en série dans les systèmes de stockage d'énergie solaire pour atteindre les tensions plus élevées requises pour un stockage d'énergie efficace. Il améliore la compatibilité des onduleurs et maximise l'efficacité de la conversion d'énergie. En revanche, la mise en parallèle peut augmenter la capacité totale du système de stockage d’énergie, permettant ainsi de stocker davantage d’énergie solaire. Les systèmes qui utilisent des connexions en série et en parallèle peuvent stocker et fournir efficacement l’énergie solaire, réduisant ainsi la dépendance au réseau et favorisant l’autosuffisance.
L'optimisation de la tension, de la capacité et de la puissance de sortie des systèmes de batteries LiFePO4 avec des connexions en série et en parallèle peut entraîner des performances améliorées, des durées de fonctionnement plus longues et un stockage d'énergie amélioré. En conséquence, les véhicules électriques ont pu atteindre des vitesses plus élevées et rouler sur de plus longues distances, et les systèmes de stockage d'énergie solaire ont pu stocker plus d'énergie et fournir une énergie fiable pendant les heures de pointe.
Conclusion
La connexion de batteries LiFePO4 en parallèle et en série peut améliorer les performances globales et est couramment utilisée dans diverses applications. Pour des performances et une sécurité optimales, les mesures suivantes doivent être suivies lors de la connexion de ces batteries.
Les connexions parallèles nécessitent l'uniformité, l'équilibre et un câblage approprié, tandis que les connexions en série mettent l'accent sur l'uniformité, une charge appropriée et la sécurité.
De plus, évitez de mélanger des piles anciennes et neuves, utilisez des piles aux performances stables et assurez-vous d'une polarité correcte. En respectant ces précautions, nos batteries LiFePO4 peuvent fonctionner efficacement et en toute sécurité.
Si vous avez des questions sur les batteries, n'hésitez pas à contacter nos experts en batteries.