Jak podłączyć baterie litowe równolegle lub szeregowo

Jednym z najczęstszych pytań jest: „Potrzebuję więcej mocy! Czy masz baterię, która może dać mi więcej woltów lub więcej amperów?” Odpowiedź brzmi: tak. Wszystkie nasze akumulatory można podłączyć w celu wytworzenia większej mocy do zasilania większych silników (napięcie – v) lub dodatkowej pojemności (amperogodzin – Ah). Nazywa się to połączeniem akumulatora szeregowo lub równolegle z akumulatorami litowymi.

Połączenie szeregowe akumulatora jest sposobem na zwiększenie napięcia akumulatora. Na przykład, jeśli połączysz szeregowo dwa nasze akumulatory 12 V i 10 Ah, otrzymasz jeden akumulator o napięciu 24 V i 10 amperogodzinach. Ponieważ wiele silników elektrycznych w kajakach, rowerach i hulajnogach zasilanych jest napięciem 24 V, jest to powszechny sposób okablowania akumulatorów.

Baterie litowo-jonowe połączone równolegle aby zwiększyć amperogodziny akumulatora (tzn. czas pracy akumulatora na jednym ładowaniu). Na przykład, jeśli połączysz równolegle dwa nasze akumulatory 12 V i 10 Ah, otrzymasz jeden akumulator o napięciu 12 woltów i 20 amperogodzinach. Ponieważ wiele małych silników elektrycznych, paneli słonecznych, pojazdów kempingowych, łodzi i większości urządzeń gospodarstwa domowego zasilanych jest napięciem 12 woltów, jest to powszechny sposób tworzenia baterii, która będzie działać bardzo długo.

Połączenia szeregowe polegają na połączeniu ze sobą 2 lub więcej akumulatorów w celu zwiększenia napięcia układu akumulatorów, przy zachowaniu tej samej amperogodzin. Należy pamiętać, że w przypadku połączeń szeregowych każdy akumulator musi mieć to samo napięcie i pojemność znamionową, w przeciwnym razie możesz uszkodzić akumulator. Aby połączyć akumulatory szeregowo, należy połączyć dodatni biegun jednego akumulatora z ujemnym biegunem drugiego, aż do osiągnięcia żądanego napięcia. Podczas ładowania akumulatorów szeregowo należy używać ładowarki odpowiadającej napięciu systemu. Zalecamy ładowanie każdego akumulatora indywidualnie, za pomocą ładowarki wielobankowej, aby uniknąć braku równowagi pomiędzy akumulatorami.

Jeśli pomyślimy o elektryczności jako o wodzie przepływającej przez system rur, napięcie najlepiej jest traktować jako ciśnienie wody, a zatem jest to miara, za pomocą której możemy zmierzyć siłę przepływu prądu elektrycznego. Ampery to rozmiar rury, przez którą przepływa woda, a zatem jest to miara, według której mierzymy, ile mocy możemy wytworzyć w danym momencie. Zatem amperogodziny, w tym przypadku analogii do instalacji hydraulicznych, są miarą tego, ile galonów wody przepływa przez rury w czasie.

Zawsze uważałem ten obraz (i wiele innych podobnych w Internecie) za pomocny w wyjaśnieniu elektryczności.

Podstawy

Zestawy akumulatorów projektuje się poprzez połączenie szeregowe wielu ogniw; każde ogniwo dodaje swoje napięcie do napięcia na zaciskach akumulatora. Rysunek 1 poniżej przedstawia typową konfigurację ogniw akumulatora rozruchowego BSLBATT 13,2 V LiFePO4.

Baterie mogą składać się z kombinacji połączeń szeregowych i równoległych. Ogniwa połączone równolegle zwiększają obsługę prądu; każde ogniwo dodaje się do całkowitej amperogodziny (Ah) akumulatora BSLBATT B-LFP12V 12AH jest przykładem konfiguracji szeregowej i równoległej baterii litowych. Konfiguracja B-LFP12V 12AH, 13,2 V / 12,4 Ah, pokazana jest na Rysunek 2.

Słabsze ogniwo w ogniwach połączonych szeregowo spowodowałoby brak równowagi. Jest to szczególnie istotne w konfiguracji szeregowej, ponieważ akumulator jest tak mocny, jak najsłabsze ogniwo (analogicznie do słabego ogniwa w łańcuchu). Słabe ogniwo nie może ulec natychmiastowej awarii, ale może zostać rozładowywane (napięcie spada poniżej bezpiecznego poziomu, 2,8 V na ogniwo) szybciej niż mocne ogniwo podczas rozładowywania. Podczas ładowania słabe ogniwa mogą zapełnić się przed zdrowymi i zostać przeładowane (napięcie przekraczające 3,9 V na ogniwo). W przeciwieństwie do słabego ogniwa w łańcuchu, słabe ogniwo powoduje obciążenie innych zdrowych ogniw akumulatora. Ogniwa w opakowaniach zbiorczych muszą być dopasowane, zwłaszcza gdy są narażone na wysokie prądy ładowania i rozładowania. Rysunek 3 poniżej pokazano przykład baterii ze słabym ogniwem.

System zarządzania baterią (BMS) Ochrona ogniw

BMS stale monitoruje napięcie w każdym ogniwie. Jeśli napięcie ogniwa przekracza napięcie pozostałych, obwody BMS będą pracować nad zmniejszeniem poziomu naładowania ogniwa. Zapewnia to, że poziom naładowania wszystkich ogniw pozostaje równy, nawet przy wysokim rozładowaniu (> 100 amperów) i prądzie ładowania (> 10 amperów).

Ogniwo może zostać trwale uszkodzone, jeśli tylko raz zostanie nadmiernie naładowane (przepięcie) lub nadmiernie rozładowane (rozładowane). BMS posiada obwody blokujące ładowanie, jeśli napięcie przekracza 15,5 V (lub jeśli napięcie dowolnego ogniwa przekracza 3,9 V). BMS odłącza również akumulator od obciążenia, jeśli zostanie on rozładowany do poziomu poniżej 5% pozostałego ładunku (stan nadmiernego rozładowania). Nadmiernie rozładowany akumulator ma zazwyczaj napięcie mniejsze niż 11,5 V (< 2,8 V na ogniwo).

Wiele akumulatorów połączonych szeregowo i/lub równolegle (każdy akumulator z własnym systemem BMS)

Akumulatory BSLBATT 13,2 V można używać szeregowo lub równolegle, aby uzyskać wyższe napięcia robocze i/lub pojemności dla konkretnego zastosowania. Ważne jest, aby używać tego samego modelu akumulatora o jednakowym napięciu i pojemności (Ah) i nigdy nie mieszać akumulatorów o różnym wieku.

O ile nie określono inaczej, baterie BSLBATT są dopuszczone do użytku w maksymalnie dwóch seriach i/lub dwóch bateriach litowych w operacjach równoległych, bez dodatkowej elektroniki zewnętrznej. To ograniczenie jest stosowane ze względu na fakt, że impedancja, pojemność lub współczynniki samorozładowania pomiędzy ogniwami mogą się różnić. Ograniczenie pozwala na normalne zmiany w jednym akumulatorze bez negatywnego wpływu na drugi akumulator.

Dodatkowo ograniczenia i limity działania dopuszczają wystąpienie nietypowych warunków, takich jak słabe lub uszkodzone ogniwo w jednym akumulatorze. Należy pamiętać, że wartości znamionowe konkretnego akumulatora różnią się, gdy jest on używany w trybie szeregowym. Aby zapoznać się z parametrami akumulatorów, zobacz sekcję poniżej „Maksymalne bezpieczne limity działania”.

Zawsze lepiej jest używać pojedynczego akumulatora 26,4 V zamiast dwóch akumulatorów 13,2 V połączonych szeregowo, ponieważ pojedynczy akumulator może wewnętrznie monitorować każde z 8 ogniw połączonych szeregowo i zapewniać zrównoważony poziom naładowania wszystkich ogniw.

Przewody i złącza używane do tworzenia równoległego układu akumulatorów szeregowych/litowych powinny być dobrane odpowiednio do oczekiwanych prądów.

Nie łącz baterii litowych serii BSLBATT z innymi bateriami chemicznymi.

Na poniższym obrazku są dwa Baterie 12V połączone szeregowo, co zamienia ten zespół akumulatorów w system 24 V. Widać też, że bank nadal ma całkowitą pojemność znamionową 100 Ah.

Połączenia równoległe polegają na połączeniu ze sobą 2 lub więcej akumulatorów w celu zwiększenia amperogodzinnej pojemności zestawu akumulatorów, ale napięcie pozostaje takie samo. Aby połączyć akumulatory równolegle, zaciski dodatnie łączy się ze sobą za pomocą kabla, a zaciski ujemne łączy się razem za pomocą innego kabla, aż do osiągnięcia żądanej pojemności.

Połączenie równoległe baterii litowych nie ma na celu umożliwienia baterii zasilania czegokolwiek powyżej standardowego napięcia wyjściowego, ale raczej zwiększenie czasu, przez który może zasilać sprzęt. Należy pamiętać, że podczas ładowania akumulatorów połączonych równolegle w akumulatory litowe, zwiększona pojemność w amperogodzinach może wymagać dłuższego czasu ładowania.

W poniższym przykładzie mamy dwa akumulatory 12 V, ale widać, że amperogodziny rosną do 200 Ah.

Teraz dochodzimy do pytania: „Czy akumulatory BSLBATT można łączyć szeregowo czy równolegle?”

Standardowa linia produktów: Nasze standardowe baterie litowe można łączyć szeregowo lub równolegle, w zależności od tego, co chcesz osiągnąć w konkretnym zastosowaniu. BSLBATT arkusze danych wskazują liczbę akumulatorów, które można połączyć szeregowo w zależności od modelu. Zwykle zalecamy maksymalnie 4 akumulatory połączone równolegle w przypadku naszego standardowego produktu, jednak mogą istnieć wyjątki, które pozwalają na większą liczbę akumulatorów w zależności od zastosowania.

Ważne jest, aby zrozumieć różnicę między konfiguracjami równoległymi i szeregowymi oraz ich wpływ na wydajność banku akumulatorów. Niezależnie od tego, czy zależy Ci na zwiększeniu napięcia, czy pojemności amperogodzinnej, znajomość tych dwóch konfiguracji jest niezwykle ważna dla maksymalizacji żywotności i ogólnej wydajności baterii litowej.

Masz więcej pytań?
Odwiedź nasze Często zadawane pytania stronę zawierającą najczęściej zadawane pytania dotyczące baterii litowych.

Gotowy do zakupu kolejnego banku baterii?
Sprawdź naszą pełną ofertę baterii litowych .