리튬 배터리를 병렬 또는 직렬로 배선하는 방법

가장 일반적인 질문 중 하나는 “더 많은 전력이 필요합니다! 더 많은 볼트나 더 많은 암페어를 제공할 수 있는 배터리가 있나요?” 대답은 '예'입니다. 모든 배터리를 연결하여 더 큰 모터(전압 – v) 또는 추가 용량(암페어 시간 – Ah)을 구동하기 위한 더 많은 전력을 생산할 수 있습니다. 이를 배터리를 직렬로 배선하거나 리튬 배터리를 병렬로 배선한다고 합니다.

배터리를 직렬로 연결하는 것은 배터리의 전압을 높이는 방법입니다. 예를 들어 12V, 10Ah 배터리 2개를 직렬로 연결하면 24V, 10Amp-hours를 갖는 하나의 배터리가 생성됩니다. 카약, 자전거, 스쿠터의 많은 전기 모터는 24볼트에서 작동하므로 이는 배터리 배선의 일반적인 방법입니다.

병렬식 리튬 이온 배터리 배터리의 암페어 시간을 늘리려면(즉, 한 번 충전으로 배터리가 작동하는 시간) 예를 들어 12V, 10Ah 배터리 2개를 병렬로 연결하면 12V, 20Amp-hours를 갖는 하나의 배터리가 생성됩니다. 많은 소형 전기 모터, 태양광 패널, RV, 보트 및 대부분의 가전 제품이 12V에서 작동하기 때문에 이는 매우 오래 지속되는 배터리를 만드는 일반적인 방법입니다.

직렬 연결에는 2개 이상의 배터리를 함께 연결하여 배터리 시스템의 전압을 높이지만 동일한 전류 정격을 유지합니다. 직렬 연결에서는 각 배터리의 전압과 용량 정격이 동일해야 합니다. 그렇지 않으면 배터리가 손상될 수 있습니다. 배터리를 직렬로 연결하려면 원하는 전압에 도달할 때까지 한 배터리의 양극 단자를 다른 배터리의 음극 단자에 연결합니다. 배터리를 직렬로 충전할 때는 시스템 전압에 맞는 충전기를 사용해야 합니다. 배터리 간의 불균형을 방지하려면 멀티 뱅크 충전기를 사용하여 각 배터리를 개별적으로 충전하는 것이 좋습니다.

전기를 파이프 시스템을 통해 흐르는 물이라고 생각하면 전압은 수압으로 가장 잘 생각되며 전류가 얼마나 강하게 흐르는지 측정할 수 있는 척도이기도 합니다. 암페어는 물이 흐르는 파이프의 크기이므로 주어진 순간에 얼마나 많은 전력을 출력할 수 있는지 측정하는 척도입니다. 그렇다면 이 배관 비유의 경우 암페어 시간은 시간이 지남에 따라 파이프를 통해 몇 갤런의 물이 이동하는지를 측정하는 것입니다.

나는 항상 이 이미지(인터넷에서 많은 사람들이 좋아하는 이미지)가 전기를 설명하는 데 도움이 된다는 것을 알았습니다.

기초

배터리 팩은 여러 셀을 직렬로 연결하여 설계되었습니다. 각 셀은 배터리의 단자 전압에 전압을 추가합니다. 그림 1 아래는 일반적인 BSLBATT 13.2V LiFePO4 스타터 배터리 셀 구성을 보여줍니다.

배터리는 직렬 연결과 병렬 연결의 조합으로 구성될 수 있습니다. 병렬 셀은 전류 처리를 증가시켰습니다. 각 셀은 배터리의 총 암페어시(Ah)에 추가됩니다. BSLBATT B-LFP12V 12AH는 직렬 및 리튬 배터리 병렬 구성의 예입니다. B-LFP12V 12AH 구성, 13.2V/12.4Ah는 다음과 같습니다. 그림 2.

직렬로 연결된 셀의 셀이 약하면 불균형이 발생합니다. 배터리의 강도는 가장 약한 셀(체인의 약한 연결과 유사)만큼만 강하기 때문에 이는 직렬 구성에서 특히 중요합니다. 약한 셀은 즉시 고장이 나지 않을 수 있지만 방전 시 강한 셀보다 더 빨리 방전될 수 있습니다(안전한 수준, 셀당 2.8V 아래로 전압이 떨어짐). 충전 시 약한 셀이 건강한 셀보다 먼저 채워져 과충전될 수 있습니다(셀당 전압이 3.9V를 초과함). 연쇄 비유의 약한 연결과 달리 약한 셀은 배터리의 다른 건강한 셀에 스트레스를 유발합니다. 멀티팩의 셀은 특히 높은 충전 및 방전 전류에 노출될 때 일치해야 합니다. 그림 3 아래에는 셀이 약한 배터리의 예가 나와 있습니다.

배터리 관리 시스템(BMS) 셀 보호

BMS는 각 셀의 전압을 지속적으로 모니터링합니다. 셀의 전압이 다른 셀의 전압을 초과하면 BMS 회로가 작동하여 해당 셀의 충전 수준을 줄입니다. 이를 통해 높은 방전(>100Amps) 및 충전 전류(>10Amps)에서도 모든 셀의 충전 수준이 동일하게 유지됩니다.

한 번만 과충전(과전압) 또는 과방전(방전)되면 셀이 영구적으로 손상될 수 있습니다. BMS에는 전압이 15.5V를 초과하는 경우(또는 셀의 전압이 3.9V를 초과하는 경우) 충전을 차단하는 회로가 있습니다. 또한 BMS는 남은 충전량이 5% 미만으로 방전되는 경우(과방전 상태) 배터리를 부하에서 분리합니다. 과방전된 배터리의 전압은 일반적으로 11.5V(셀당 < 2.8V) 미만입니다.

직렬 및/또는 병렬의 다중 배터리(각 배터리에는 자체 BMS가 있음)

BSLBATT의 13.2V 배터리는 직렬 및 병렬로 사용되어 특정 애플리케이션에 대해 더 높은 작동 전압 및/또는 용량을 달성할 수 있습니다. 전압과 용량(Ah)이 동일한 동일한 배터리 모델을 사용하는 것이 중요하며, 연령이 다른 배터리를 혼합하지 마십시오.

달리 명시하지 않는 한, BSLBATT 배터리는 추가 외부 전자 장치 없이 최대 2개의 직렬 및/또는 2개의 리튬 배터리 병렬 작동에 사용하도록 승인되었습니다. 이 제한은 셀 간의 임피던스, 용량 또는 자체 방전율이 다를 수 있다는 사실 때문에 적용됩니다. 이 제한은 다른 배터리에 부정적인 영향을 주지 않고 한 배터리의 일반적인 변형을 허용합니다.

또한 제한 및 작동 제한으로 인해 하나의 배터리에 있는 셀이 약하거나 고장나는 등 비정상적인 조건이 허용됩니다. 직렬 작동에 사용할 경우 특정 배터리의 정격이 다릅니다. 배터리 등급은 아래의 "최대 안전 작동 한계" 섹션을 참조하십시오.

직렬로 연결된 13.2V 배터리 2개보다 단일 26.4V 배터리를 사용하는 것이 항상 선호됩니다. 단일 배터리는 직렬로 연결된 8개 셀 각각을 내부적으로 모니터링하고 모든 셀의 충전 수준의 균형을 유지할 수 있기 때문입니다.

직렬/리튬 배터리 병렬 배터리 배열을 만드는 데 사용되는 전선과 커넥터의 크기는 예상되는 전류에 맞게 결정되어야 합니다.

BSLBATT 시리즈 리튬 배터리를 다른 화학 배터리와 연결하지 마십시오.

아래 이미지에는 두 가지가 있습니다. 12V 배터리 직렬로 연결하면 이 배터리 뱅크가 24V 시스템으로 전환됩니다. 또한 은행의 총 용량 등급이 여전히 100Ah임을 알 수 있습니다.

병렬 연결에는 2개 이상의 배터리를 함께 연결하여 배터리 뱅크의 암페어 시간 용량을 늘리지만 전압은 동일하게 유지됩니다. 배터리를 병렬로 연결하려면 원하는 용량에 도달할 때까지 양극 단자를 케이블을 통해 함께 연결하고 음극 단자를 다른 케이블로 함께 연결합니다.

리튬 배터리 병렬 연결은 배터리가 표준 전압 출력 이상으로 전력을 공급할 수 있도록 하는 것이 아니라 장비에 전력을 공급할 수 있는 지속 시간을 늘리는 것을 의미합니다. 리튬 배터리를 병렬로 연결된 배터리를 충전할 때 암페어 시간 용량이 증가하면 충전 시간이 더 길어질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

아래 예에는 12V 배터리 2개가 있지만 암페어 시간이 200Ah로 증가한 것을 볼 수 있습니다.

이제 "BSLBATT 배터리를 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있습니까?"라는 질문이 생깁니다.

표준 제품 라인: 당사의 표준 리튬 배터리는 특정 응용 분야에서 달성하려는 목적에 따라 직렬 또는 병렬로 배선될 수 있습니다. BSLBATT의 데이터 시트에는 모델별로 직렬로 연결할 수 있는 배터리 개수가 나와 있습니다. 일반적으로 표준 제품에는 최대 4개의 배터리를 병렬로 사용할 것을 권장하지만, 애플리케이션에 따라 더 많은 배터리를 허용하는 예외가 있을 수 있습니다.

병렬 구성과 직렬 구성의 차이점과 이러한 구성이 배터리 뱅크 성능에 미치는 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 전압을 높이거나 암페어 시간 용량을 늘리려는 경우 리튬 배터리의 수명과 전반적인 성능을 극대화하려면 이 두 가지 구성을 아는 것이 매우 중요합니다.

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