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Serie LiFePO4 e parallelo: guida completa
Caratteristiche e applicazioni di LiFePO4
Vantaggi : Le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) sono note per la loro lunga durata, la struttura stabile e la sicurezza affidabile,
Applicazioni : Nei veicoli elettrici, nei settori delle energie rinnovabili, movimentazione dei materiali , carrelli da golf , marino E ESS campi.
Perché LiFePO4 deve essere collegato in serie e parallelo
Le batterie LiFePO4 sono collegate in serie e parallelo per ottenere tensione e capacità in varie applicazioni.
· Collegamento in serie : Più batterie sono collegate uno all'altro per aumentare la tensione totale.
· Collegamento in parallelo : Più batterie sono collegate fianco a fianco per aumentare la capacità e la corrente in uscita.
Utilizzando correttamente la connessione in serie e in parallelo delle batterie LiFePO4, gli utenti possono personalizzare la configurazione della batteria per soddisfare le esigenze di dispositivi specifici.
Collegamento in serie 1.LiFePO4
A. Funzionamento della serie LiFePO4
• Le celle della batteria LiFePO4 sono collegate un'estremità all'altra, con il positivo terminale di una cella collegato al terminale negativo di un'altra cella.
• Collegando in serie, la capacità rimane invariata e la tensione totale aumenta fino alla somma di tutte le singole celle.
• Il nominale tensione di LiFePO4 Le batterie sono solitamente da 3,2 V, ad esempio, 4 batterie da 3,2 V collegate in serie possono ottenere un pacco batteria da 12,8 V, quindi il collegamento in serie è essenziale per le applicazioni che richiedono tensioni più elevate.
Vantaggi della connessione in serie B
Il collegamento delle batterie LiFePO4 in serie presenta numerosi vantaggi, tra cui:
• Uscita a tensione più elevata: Più celle in serie aumentano la tensione complessiva del pacco batteria, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono tensioni più elevate. Con quattro set di batterie da 12 V collegate in serie, possono fornire un totale di 48 V.
• Accumulo di energia più efficiente: Le celle di un pacco batteria in serie condividono equamente il carico, garantendo che ciascuna cella si carichi e si scarichi alla stessa velocità. Di conseguenza, vi è una maggiore efficienza nello stoccaggio complessivo dell’energia.
• Il collegamento in serie è ideale per applicazioni che richiedono tensioni elevate, come veicoli elettrici e sistemi di energia solare. Oltre a consentire un efficiente accumulo di energia, garantisce anche la carica e la scarica all'interno della batteria.
C. Svantaggi Collegamento in serie
Le batterie LiFePO4 collegate in serie presentano anche alcuni svantaggi, tra cui:
• Rischio di sovraccarico: Le diverse celle della batteria in un pacco batteria in serie possono scaricarsi a velocità diverse, determinando una tensione sbilanciata nel pacco batteria. La durata della batteria può essere ridotta se alcune celle della batteria vengono sovraccaricate.
• Capacità inferiore: Le batterie in serie hanno la stessa capacità delle singole celle in un pacco in serie. I pacchi batteria con collegamenti seriali non hanno una capacità totale maggiore.
La capacità e l'età della batteria devono essere simili in un pacco batteria di serie per evitare questi problemi. Inoltre, caricare correttamente il pacco batteria e monitorarne la tensione sono essenziali per prevenire il sovraccarico e garantirne l'efficienza.
D. Considerazioni sulle serie
Problemi di connessione in serie
Squilibrio cellulare:
In un collegamento in serie, è fondamentale garantire che tutte le celle abbiano caratteristiche simili, comprese capacità e resistenza interna. Se c'è un grave squilibrio tra le celle, una o più celle potrebbero essere sovraccaricate o scaricate eccessivamente, con conseguente degrado delle prestazioni e potenziali danni.
Controllo carica/scarica:
Le batterie della serie LiFePO4 richiedono un'attenta gestione dei processi di carica e scarica. Se le differenze nella velocità di carica o scarica tra le celle non vengono controllate adeguatamente, può essere dannoso per le prestazioni complessive e la durata di un sistema di batterie.
Fornire soluzioni
Ricarica bilanciata:
È possibile risolvere il problema delle celle sbilanciate in serie implementando un sistema di carica bilanciata. Bilanciando la carica di ciascuna cella, si evita che le celle vengano sovraccaricate o scaricate eccessivamente. Il bilanciamento può essere ottenuto tramite circuiti attivi o metodi passivi, come i metodi basati sulla resistenza.
Sistema di gestione della batteria (BMS):
Per le batterie LiFePO4 della serie, BMS sono altamente raccomandati. Ogni cella è monitorata e controllata dal BMS per garantire che funzioni entro un raggio di sicurezza durante la carica e la scarica. Ciò prolunga la durata della batteria e ne ottimizza le prestazioni prevenendo il sovraccarico, lo scaricamento eccessivo e le temperature estreme.
La ricarica bilanciata e un BMS possono mitigare efficacemente i problemi con le connessioni in serie nei sistemi di batterie LiFePO4. Di conseguenza, il sistema batteria funzionerà in modo ottimale, avrà una durata più lunga e sarà sicuro.
2. Connessione parallela LiFePO4
A. Funzionamento in parallelo LiFePO4
• Le celle della batteria LiFePO4 sono collegate fianco a fianco, con tutti gli elettrodi positivi collegati insieme e tutti gli elettrodi negativi collegati insieme.
• In questo metodo, la capacità totale della batteria viene aumentata sommando la capacità di tutte le batterie collegate, mentre la tensione rimane invariata.
• Ad esempio, 2 batterie da 100 Ah collegate in parallelo possono ottenere un pacco batterie da 200 Ah. Il collegamento in parallelo dovrebbe essere adottato quando è richiesto un maggiore accumulo di energia o un tempo di scarica più lungo senza aumentare la tensione.
B. Vantaggi della connessione parallela
Ci sono diversi vantaggi nel collegare le batterie LiFePO4 in parallelo, tra cui:
• Maggiore capacità : Quando più batterie sono collegate in parallelo, la capacità complessiva del pacco batteria aumenta, rendendolo adatto per applicazioni ad alta potenza. Se quattro Batterie da 12,8 V 100 Ah sono collegati in parallelo, la tensione rimane la stessa, ma la capacità aumenta a 400Ah.
• Rischio ridotto di sovraccarico : Le batterie del pacco batterie parallelo si caricano e si scaricano in modo indipendente, riducendo il rischio di sovraccarico. Pertanto, l'intero pacco batteria è più sicuro e ha una durata maggiore.
• Applicazione : L'efficiente accumulo di energia attraverso la carica e la scarica uniforme del pacco batteria è molto adatto per sistemi di alimentazione off-grid e di backup per sistemi di generazione di energia solare .
C.Svantaggi Connessione parallela
Le batterie LiFePO4 collegate in serie presentano anche alcuni svantaggi, tra cui:
• Rischio di sovraccarico: Le diverse celle della batteria in un pacco batteria in serie possono scaricarsi a velocità diverse, determinando una tensione sbilanciata nel pacco batteria. La durata della batteria può essere ridotta se alcune celle della batteria vengono sovraccaricate.
• L'efficienza di accumulo dell'energia è bassa: Le batterie in serie hanno la stessa capacità delle singole celle in un pacco in serie. I pacchi batteria con collegamenti seriali non hanno una capacità totale maggiore.
La capacità e l'età della batteria devono essere simili in un pacco batteria di serie per evitare questi problemi. Inoltre, caricare correttamente il pacco batteria e monitorarne la tensione sono essenziali per prevenire il sovraccarico e garantirne l'efficienza.
D. Considerazioni parallele
Connessioni parallele e potenziali problemi
Carica/scarica non uniforme:
Le batterie LiFePO4 collegate in parallelo potrebbero subire una carica o una scarica non uniforme. Possono esserci differenze nella resistenza interna e nella capacità che fanno sì che le batterie si carichino di più o si scarichino più velocemente di altre a causa di squilibri. Le prestazioni e la durata della batteria possono essere influenzate da ciò.
Controllo della temperatura:
Anche il controllo della temperatura può rappresentare una sfida con le connessioni parallele. La temperatura complessiva del sistema batteria può essere influenzata se una o più batterie collegate in parallelo generano calore eccessivo durante la carica o la scarica. Di conseguenza, l’efficienza può essere ridotta, l’invecchiamento può essere accelerato e possono sorgere rischi per la sicurezza.
Fornire soluzioni
Scarico bilanciato:
I sistemi di batterie LiFePO4 con carica o scarica parallela possono trarre vantaggio da un sistema di scarica bilanciato. In questo caso, viene utilizzato un sistema di gestione della batteria (BMS) per monitorare e controllare il processo di scarica, garantendo che ciascuna batteria contribuisca proporzionalmente al carico. Oltre a prevenire lo scaricamento eccessivo delle singole batterie, favorisce un utilizzo uniforme della capacità della batteria.
Sistemi di monitoraggio della temperatura:
Per garantire un adeguato controllo della temperatura nei sistemi di batterie LiFePO4 paralleli, è essenziale un sistema di monitoraggio della temperatura. La temperatura di ciascuna batteria viene continuamente monitorata dai sensori di temperatura presenti su questi sistemi. È possibile ridurre la velocità di carica/scarica o fornire un raffreddamento adeguato se la batteria supera i limiti di temperatura di sicurezza.
Sistemi di monitoraggio dello scarico bilanciato e della temperatura può affrontare efficacemente potenziali problemi con le connessioni parallele nelle batterie LiFePO4. Oltre a massimizzare la capacità della batteria, queste soluzioni garantiscono una corretta gestione della temperatura, ottimizzando così prestazioni, durata e sicurezza.
3. Serie di batterie LiFePO4 VS connessione parallela
Somiglianze:
① Migliora le prestazioni della batteria:
Le batterie LiFePO4 possono essere collegate in serie e in parallelo per migliorarne le prestazioni complessive, con la connessione in serie che migliora la tensione in uscita e la connessione in parallelo che migliora la capacità.
② Ampia gamma di usi:
Esistono molte applicazioni per le connessioni in serie e in parallelo, compresi camper, navi e case solari. Oltre ai veicoli elettrici, possono essere utilizzati anche come fonti di energia off-grid.
Differenze:
①Uscita di tensione:
La tensione in uscita del pacco batteria viene aumentata collegando le batterie LiFePO4 in serie. Un pacco batteria con quattro batterie da 12 V collegate in serie produrrà 48 V quando le batterie sono collegate in serie. Al contrario, il collegamento in parallelo delle batterie LiFePO4 aumenta la capacità complessiva del pacco batterie, ma la tensione in uscita rimane la stessa.
② Capacità:
La capacità totale del pacco batterie può essere aumentata parallelizzando batterie al litio ferro fosfato, ad esempio, 4 batterie da 100 Ah collegate in parallelo producono 400 Ah. Tuttavia, la parallelizzazione delle batterie al litio ferro fosfato aumenterà solo la tensione in uscita del pacco batteria, non la sua capacità totale.
③ Efficienza:
Grazie alla capacità di caricare e scaricare ciascuna cella o pacco batteria in modo indipendente, le batterie LiFePO4 sono generalmente più efficienti in parallelo che in serie. Il pacco batteria non sarà influenzato dal guasto o dal danneggiamento di una cella o del pacco batteria. Al contrario, se una cella o un pacco batteria in un pacco batteria in serie si guasta o è danneggiata, ciò influirà sulle prestazioni dell'intero pacco.
④ Costo:
A causa del cablaggio e dell'hardware aggiuntivi necessari per garantire il corretto funzionamento e la sicurezza del pacco batteria, il collegamento in parallelo delle batterie LiFePO4 è generalmente più costoso rispetto al collegamento in serie. Alcune applicazioni, tuttavia, potrebbero giustificare costi aggiuntivi dovuti alla maggiore capacità ed efficienza.
Le batterie LiFePO4 possono essere collegate in serie o in parallelo a seconda dell'applicazione. Ogni volta che è richiesta un'uscita ad alta tensione, i collegamenti in serie sono l'opzione migliore. Le connessioni parallele sono le migliori se è richiesta una capacità elevata. Nonostante i rispettivi vantaggi e svantaggi, entrambe le configurazioni sono in grado di migliorare le prestazioni complessive della batteria in una varietà di applicazioni, come camper, navi e case solari. È necessario considerare anche il costo, l'efficienza e la tensione di uscita di una configurazione per determinare quale sia la configurazione migliore per le proprie esigenze.
4. Considerazioni sul parallelo e sulla serie
Per garantire prestazioni e sicurezza ottimali quando si collegano le batterie LiFePO4 in parallelo, considerare i seguenti punti:
Coerenza:
Le connessioni parallele richiedono celle o pacchi batteria con le stesse specifiche, tra cui tensione, capacità ed età. Quando le celle non sono abbinate, la carica e la scarica possono risultare sbilanciate, aumentando il rischio di guasto della batteria.
Bilancia:
Per mantenere l'equilibrio e prevenire la carica eccessiva o insufficiente di ciascuna cella o pacco batteria è necessario monitorare lo stato di carica di ciascuna cella o pacco batteria. In questo modo la batteria ha una vita più lunga e più sicura.
Cablaggio:
Le connessioni parallele devono essere cablate correttamente affinché il pacco batteria funzioni in modo efficiente e sicuro. Errori di cablaggio possono causare cortocircuiti e altre condizioni pericolose.
Quando si collegano le batterie LiFePO4 in serie è necessario considerare i seguenti punti:
Coerenza:
Quando si effettua il collegamento in serie, è importante utilizzare celle o pacchi batteria con le stesse specifiche, tra cui tensione, capacità ed età. A causa della distribuzione sbilanciata della tensione, può verificarsi il sovraccarico o il sottocarico delle singole celle o dei pacchi batteria quando le celle non sono abbinate.
Ricarica:
In un collegamento in serie può verificarsi un sovraccarico quando una cella o un pacco batteria termina di caricarsi prima degli altri. Per evitare ciò, si consiglia di utilizzare un sistema di gestione della batteria (BMS) per monitorare la tensione di ciascuna cella o pacco batteria.
Sicurezza:
È più probabile che si verifichino scosse elettriche quando collegati in serie perché la tensione di uscita totale aumenta. Per ragioni di sicurezza, il pacco batteria deve essere adeguatamente isolato e messo a terra.
Inoltre, non è consigliabile collegare insieme batterie nuove e vecchie (acquistate entro 3-6 mesi) poiché potrebbero avere resistenze interne diverse, che influiranno sulle prestazioni complessive del pacco batteria. È inoltre importante utilizzare batterie agli ioni di litio con prestazioni costanti e non mischiare mai batterie agli ioni di litio di marche, capacità o tipi diversi. Infine, assicurarsi che la polarizzazione delle batterie sia corretta per evitare cadute di tensione.
5. Casi di collegamento in serie e in parallelo
Veicoli elettrici:
Per soddisfare i requisiti di tensione e capacità per una propulsione efficiente, i veicoli elettrici (EV) utilizzano spesso collegamenti in serie e in parallelo. Le batterie LiFePO4 sono collegate in serie per ottenere alta tensione, mentre le connessioni parallele vengono utilizzate per aumentare la potenza e la capacità.
Sistemi di accumulo solare:
Le connessioni in serie e in parallelo vengono spesso utilizzate nei sistemi di accumulo solare per ottimizzare lo stoccaggio e l'utilizzo dell'energia. Nei collegamenti in serie si ottengono livelli di tensione più elevati per un efficiente accumulo di energia, mentre nei collegamenti in parallelo viene immagazzinata più energia del pannello solare.
Esplora le ragioni e le conseguenze dell'uso
Veicoli elettrici:
La potenza e le prestazioni dei veicoli elettrici sono migliorate dai collegamenti in serie, che consentono tensioni più elevate. Il risultato sono velocità più elevate e un’autonomia più lunga per i veicoli elettrici. Le connessioni parallele, tuttavia, aumentano la capacità del pacco batteria, consentendo tempi di guida più lunghi e alimentazione continua. Combinando connessioni parallele e in serie, i veicoli elettrici raggiungono tensione, capacità e potenza in uscita ottimali, bilanciando prestazioni e autonomia.
Sistemi di accumulo dell'energia solare:
È essenziale disporre di collegamenti in serie nei sistemi di accumulo dell’energia solare per ottenere le tensioni più elevate richieste per un efficiente accumulo di energia. Migliora la compatibilità degli inverter e massimizza l'efficienza di conversione energetica. Al contrario, il parallelo può aumentare la capacità totale del sistema di accumulo dell’energia, consentendo di immagazzinare più energia solare. I sistemi che utilizzano connessioni in serie e in parallelo possono immagazzinare e fornire in modo efficiente l’energia solare, riducendo la dipendenza dalla rete e promuovendo l’autosufficienza.
L'ottimizzazione della tensione, della capacità e della potenza in uscita dei sistemi di batterie LiFePO4 con collegamenti in serie e in parallelo può comportare prestazioni migliori, tempi di funzionamento più lunghi e un migliore accumulo di energia. Di conseguenza, i veicoli elettrici sono stati in grado di raggiungere velocità più elevate e percorrere distanze più lunghe, e i sistemi di stoccaggio dell’energia solare sono stati in grado di immagazzinare più energia e fornire energia affidabile durante le ore di punta.
Conclusione
Il collegamento in parallelo e in serie delle batterie LiFePO4 può migliorare le prestazioni complessive e sono comunemente utilizzati in varie applicazioni. Per prestazioni e sicurezza ottimali, è importante prendere alcune precauzioni quando si collegano queste batterie.
La connessione in parallelo richiede uniformità, equilibrio e cablaggio corretto, mentre la connessione in serie richiede uniformità, carica e sicurezza.
Inoltre, è importante non collegare batterie vecchie e nuove, utilizzare batterie con prestazioni stabili e prestare attenzione alla loro polarità. Quando seguiamo queste precauzioni, la nostra batteria LiFePO4 può funzionare in modo efficiente e sicuro.
Se hai domande relative alla batteria, non esitare a contattare i nostri esperti di batterie.