Come collegare le batterie al litio in parallelo o in serie

Una delle domande più comuni è “Ho bisogno di più potenza! Hai una batteria che può darmi più volt o più ampere?" La risposta è sì. Tutte le nostre batterie possono essere collegate per produrre più potenza per far funzionare motori più grandi (tensione – v) o capacità extra (ampere – Ah). Questo si chiama cablaggio di una batteria in serie o in batterie al litio in parallelo.

Il cablaggio di una batteria in serie è un modo per aumentare la tensione di una batteria. Ad esempio, se colleghi due delle nostre batterie da 12 Volt, 10 Ah in serie, creerai una batteria da 24 Volt e 10 Amp/ora. Poiché molti motori elettrici di kayak, biciclette e scooter funzionano a 24 volt, questo è un modo comune di collegare le batterie.

Batterie agli ioni di litio in parallelo per aumentare gli ampere di una batteria (ovvero per quanto tempo la batteria funzionerà con una singola carica). Ad esempio, se colleghi due delle nostre batterie da 12 V, 10 Ah in parallelo, creerai una batteria da 12 Volt e 20 Amp/ora. Poiché molti piccoli motori elettrici, pannelli solari, camper, barche e la maggior parte dei dispositivi elettronici domestici funzionano a 12 volt, questo è un modo comune per creare una batteria che durerà a lungo.

I collegamenti in serie implicano il collegamento di 2 o più batterie insieme per aumentare la tensione del sistema di batterie, mantenendo la stessa potenza ampere-ora. Tieni presente che nei collegamenti in serie ciascuna batteria deve avere la stessa tensione e capacità, altrimenti potresti danneggiare la batteria. Per collegare le batterie in serie, collegare il terminale positivo di una batteria al negativo di un'altra fino a ottenere la tensione desiderata. Quando si caricano le batterie in serie, è necessario utilizzare un caricabatterie adatto alla tensione del sistema. Ti consigliamo di caricare ciascuna batteria singolarmente, con un caricabatterie multibanco, per evitare squilibri tra le batterie.

Se si pensa all’elettricità come all’acqua che scorre attraverso un sistema di tubi, è meglio pensare alla tensione come alla pressione dell’acqua e allo stesso modo è la metrica con cui possiamo misurare la forza con cui scorre la corrente elettrica. Gli ampere sarebbero la dimensione del tubo attraverso il quale scorre l'acqua, e quindi è la metrica con cui misuriamo quanta potenza possiamo produrre in un dato momento. Gli ampere quindi, in questo caso di analogie idrauliche, sono una misura di quanti litri d'acqua si muovono attraverso i tubi nel tempo.

Ho sempre trovato questa immagine (e molte simili su Internet) utile per spiegare l'elettricità.

Nozioni di base

I pacchi batteria sono progettati collegando più celle in serie; ogni cella aggiunge la sua tensione alla tensione del terminale della batteria. Figura 1 di seguito è mostrata una tipica configurazione della cella della batteria di avviamento LiFePO4 BSLBATT da 13,2 V.

Le batterie possono essere costituite da una combinazione di collegamenti in serie e in parallelo. Le celle in parallelo aumentano la gestione della corrente; ciascuna cella si aggiunge al totale di ampere-ora (Ah) della batteria. BSLBATT B-LFP12V 12AH è un esempio di configurazione in serie e in parallelo di batterie al litio. La configurazione B-LFP12V 12AH, 13,2 V/12,4 Ah, è mostrata in Figura 2.

Una cella più debole nelle celle collegate in serie causerebbe uno squilibrio. Ciò è particolarmente critico in una configurazione in serie perché una batteria è forte quanto la cella più debole (analoga all'anello debole della catena). Una cella debole potrebbe non guastarsi immediatamente ma potrebbe scaricarsi (la tensione scende al di sotto di un livello di sicurezza, 2,8 V per cella) più rapidamente di quelle forti durante la scarica. Durante la carica, la cella debole potrebbe riempirsi prima di quelle sane ed essere sovraccaricata (tensione superiore a 3,9 V per cella). A differenza dell’anello debole nell’analogia della catena, una cellula debole provoca stress sulle altre cellule sane di una batteria. Le celle in confezioni multiple devono essere abbinate, soprattutto se esposte a correnti di carica e scarica elevate. Figura 3 di seguito è mostrato un esempio di batteria con una cella debole.

Protezione delle celle del sistema di gestione della batteria (BMS).

Un BMS monitora continuamente la tensione di ciascuna cella. Se la tensione di una cella supera le altre, i circuiti BMS lavoreranno per ridurre il livello di carica di quella cella. Ciò garantisce che il livello di carica di tutte le celle rimanga uguale, anche con scarica elevata (> 100 A) e corrente di carica (> 10 A).

Una cella può essere danneggiata in modo permanente se sovraccarica (sovratensione) o scaricata eccessivamente (scaricata) solo una volta. Il BMS dispone di un circuito per bloccare la ricarica se la tensione supera i 15,5 V (o se la tensione di una qualsiasi cella supera i 3,9 V). Il BMS inoltre disconnette la batteria dal carico se la carica rimanente è inferiore al 5% (una condizione di scarica eccessiva). Una batteria eccessivamente scarica ha in genere una tensione inferiore a 11,5 V (< 2,8 V per cella).

Più batterie in serie e/o parallelo (ciascuna batteria con il proprio BMS)

Le batterie da 13,2 V di BSLBATT possono essere utilizzate in serie e/o in parallelo per ottenere tensioni operative e/o capacità più elevate per la propria applicazione specifica. È importante utilizzare lo stesso modello di batteria con uguale tensione e capacità (Ah) e non mischiare mai batterie di età diversa.

Salvo diversa indicazione, le batterie BSLBATT sono approvate per l'uso in un massimo di due serie e/o due batterie al litio in parallelo, senza elettronica esterna aggiuntiva. Questa restrizione viene applicata perché l'impedenza, la capacità o la velocità di autoscarica tra le celle possono variare. La restrizione consente normali variazioni in una batteria senza influire negativamente sull'altra batteria.

Inoltre, la restrizione e i limiti operativi consentono condizioni anomale, come celle deboli o difettose in una batteria. Si noti che i valori nominali di una batteria specifica sono diversi quando viene utilizzata in un'operazione in serie. Vedere la sezione seguente "Limiti operativi massimi di sicurezza" per i valori nominali della batteria.

È sempre preferibile utilizzare una singola batteria da 26,4 volt rispetto a due batterie da 13,2 volt in serie, poiché la singola batteria può monitorare internamente ciascuna delle 8 celle in serie e garantire che il livello di carica di tutte le celle sia bilanciato.

Il cavo e i connettori utilizzati per realizzare la serie parallela di batterie in serie/al litio devono essere dimensionati per le correnti previste.

Non collegare le batterie al litio della serie BSLBATT con altre batterie chimiche.

Nell'immagine qui sotto ce ne sono due batterie da 12V collegati in serie che trasformano questo banco di batterie in un sistema a 24 V. Puoi anche vedere che la banca ha ancora una capacità totale di 100 Ah.

Le connessioni parallele implicano il collegamento di 2 o più batterie insieme per aumentare la capacità ampere-ora del banco batterie, ma la tensione rimane la stessa. Per collegare le batterie in parallelo, i terminali positivi sono collegati insieme tramite un cavo e i terminali negativi sono collegati insieme con un altro cavo fino a raggiungere la capacità desiderata.

Una connessione parallela per batterie al litio non è pensata per consentire alle batterie di alimentare qualcosa al di sopra della tensione di uscita standard, ma piuttosto per aumentare la durata per la quale potrebbero alimentare le apparecchiature. È importante notare che quando si caricano le batterie collegate in parallelo alle batterie al litio, la maggiore capacità amperora potrebbe richiedere un tempo di ricarica più lungo.

Nell'esempio seguente, abbiamo due batterie da 12 V, ma vedi che gli ampere-ora aumentano fino a 200 Ah.

Ora arriviamo alla domanda: “Le batterie BSLBATT possono essere collegate in serie o in parallelo?”

Linea di prodotti standard: le nostre batterie al litio standard possono essere collegate in serie o in parallelo in base a ciò che stai cercando di realizzare nella tua specifica applicazione. BSLBATT le schede tecniche indicano il numero di batterie collegabili in serie per modello. Solitamente consigliamo un massimo di 4 batterie in parallelo per il nostro prodotto standard, tuttavia potrebbero esserci eccezioni che ne consentono di più a seconda dell'applicazione.

È importante comprendere la differenza tra le configurazioni in parallelo e in serie e gli effetti che hanno sulle prestazioni del banco di batterie. Che tu stia cercando un aumento della tensione o della capacità ampere-ora, conoscere queste due configurazioni è estremamente importante per massimizzare la durata della batteria al litio e le prestazioni complessive.

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