Como conectar baterias de lítio em paralelo ou em série

Uma das dúvidas mais comuns é “Preciso de mais energia! Você tem uma bateria que possa me fornecer mais volts ou mais amperes? A resposta é sim. Todas as nossas baterias podem ser conectadas para produzir mais energia para operar motores maiores (tensão – v) ou capacidade extra (amperes-hora – Ah). Isso é chamado de fiação de bateria em série ou em baterias de lítio paralelas.

Conectar uma bateria em série é uma forma de aumentar a voltagem de uma bateria. Por exemplo, se você conectar duas de nossas baterias de 12 Volts e 10 Ah em série, criará uma bateria de 24 Volts e 10 Amp-hora. Como muitos motores elétricos em caiaques, bicicletas e scooters funcionam com 24 volts, esta é uma forma comum de conectar baterias.

Baterias de íon de lítio em paralelo para aumentar os amperes-hora de uma bateria (ou seja, quanto tempo a bateria funcionará com uma única carga). Por exemplo, se você conectar duas de nossas baterias de 12 V e 10 Ah em paralelo, criará uma bateria de 12 Volts e 20 Amp-hora. Como muitos pequenos motores elétricos, painéis solares, trailers, barcos e a maioria dos eletrodomésticos funcionam com 12 volts, esta é uma maneira comum de criar uma bateria que durará muito tempo.

As conexões em série envolvem a conexão de 2 ou mais baterias para aumentar a tensão do sistema de bateria, mas mantém a mesma classificação de amperes-hora. Lembre-se de que nas conexões em série cada bateria precisa ter a mesma tensão e capacidade, ou você pode acabar danificando a bateria. Para conectar baterias em série, você conecta o terminal positivo de uma bateria ao negativo de outra até que a tensão desejada seja alcançada. Ao carregar baterias em série, você precisa utilizar um carregador que corresponda à tensão do sistema. Recomendamos que carregue cada bateria individualmente, com um carregador multibanco, para evitar desequilíbrio entre as baterias.

Se você pensar na eletricidade como a água fluindo através de um sistema de canos, a voltagem é melhor entendida como a pressão da água, assim como a métrica pela qual podemos medir a força com que a corrente elétrica flui. Ampères seriam o tamanho do tubo por onde a água flui e, portanto, é a métrica pela qual medimos quanta energia podemos produzir em um determinado momento. Ampère-hora, então, neste caso de analogias com encanamento, é uma medida de quantos galões de água estão se movendo através de seus canos ao longo do tempo.

Sempre achei esta imagem (e muitas pessoas como ela na internet) útil para explicar a eletricidade.

Noções básicas

As baterias são projetadas conectando várias células em série; cada célula adiciona sua voltagem à voltagem terminal da bateria. Figura 1 abaixo mostra uma configuração típica de célula de bateria inicial BSLBATT 13.2V LiFePO4.

As baterias podem consistir em uma combinação de conexões em série e paralelas. Células em paralelo aumentaram o manuseio da corrente; cada célula é adicionada ao total de amperes-hora (Ah) da bateria. O BSLBATT B-LFP12V 12AH é um exemplo de configuração paralela de baterias em série e de lítio. A configuração B-LFP12V 12AH, 13,2V / 12,4Ah, é mostrada em Figura 2.

Uma célula mais fraca em células conectadas em série causaria um desequilíbrio. Isto é especialmente crítico em uma configuração em série porque uma bateria é tão forte quanto a célula mais fraca (análoga ao elo mais fraco da cadeia). Uma célula fraca pode não falhar imediatamente, mas pode ser drenada (tensão caindo abaixo de um nível seguro, 2,8 V por célula) mais rapidamente do que as fortes durante a descarga. Quando carregada, a célula fraca pode encher-se antes das saudáveis ​​e ficar sobrecarregada (tensão superior a 3,9V por célula). Ao contrário do elo fraco em uma analogia de cadeia, uma célula fraca causa estresse nas outras células saudáveis ​​de uma bateria. As células em pacotes múltiplos devem ser combinadas, especialmente quando expostas a altas correntes de carga e descarga. Figura 3 abaixo mostra um exemplo de bateria com célula fraca.

Proteção de células do sistema de gerenciamento de bateria (BMS)

Um BMS monitora continuamente a tensão de cada célula. Se a tensão de uma célula exceder as outras, os circuitos BMS trabalharão para reduzir o nível de carga dessa célula. Isso garante que o nível de carga de todas as células permaneça igual, mesmo com alta descarga (> 100Amps) e corrente de carga (>10Amps).

Uma célula pode ser permanentemente danificada se for sobrecarregada (sobretensão) ou descarregada excessivamente (drenada) apenas uma vez. O BMS possui circuitos para bloquear o carregamento se a tensão exceder 15,5 volts (ou se a tensão de qualquer célula exceder 3,9V). O BMS também desconecta a bateria da carga se ela for descarregada para menos de 5% da carga restante (uma condição de descarga excessiva). Uma bateria excessivamente descarregada normalmente tem uma tensão inferior a 11,5 V (<2,8 V por célula).

Múltiplas Baterias em Série e/ou Paralelo (cada bateria com seu próprio BMS)

As baterias de 13,2 V da BSLBATT podem ser usadas em série e/ou paralelo para atingir tensões e/ou capacidades operacionais mais altas para sua aplicação específica. É importante utilizar o mesmo modelo de bateria com igual tensão e capacidade (Ah) e nunca misturar baterias de idades diferentes.

Salvo indicação em contrário, as baterias BSLBATT são aprovadas para uso em até duas séries e/ou duas baterias de lítio em operações paralelas, sem componentes eletrônicos externos adicionais. Esta restrição é aplicada devido ao fato de que a impedância, a capacidade ou as taxas de autodescarga entre as células podem variar. A restrição permite variações normais em uma bateria sem afetar adversamente a outra bateria.

Além disso, a restrição e os limites operacionais permitem condições anormais, como células fracas ou com falha em uma bateria. Observe que as classificações de uma bateria específica são diferentes quando ela é usada em operação em série. Consulte a seção abaixo “Limites máximos de operação segura” para obter as classificações da bateria.

É sempre preferível usar uma única bateria de 26,4 volts em vez de duas baterias de 13,2 volts em série, pois a única bateria pode monitorar internamente cada uma das 8 células em série e garantir que o nível de carga de todas as células esteja equilibrado.

Os fios e conectores usados ​​para fazer o conjunto paralelo de baterias em série/baterias de lítio devem ser dimensionados para as correntes esperadas.

Não conecte baterias de lítio da série BSLBATT com outras baterias químicas.

Na imagem abaixo, existem dois Baterias de 12V conectado em série o que transforma este banco de baterias em um sistema de 24V. Você também pode ver que o banco ainda tem capacidade total de 100 Ah.

Conexões paralelas envolvem a conexão de 2 ou mais baterias para aumentar a capacidade de amp-hora do banco de baterias, mas sua voltagem permanece a mesma. Para conectar baterias em paralelo, os terminais positivos são conectados entre si através de um cabo e os terminais negativos são conectados entre si com outro cabo até atingir a capacidade desejada.

Uma conexão paralela de baterias de lítio não se destina a permitir que suas baterias alimentem algo acima de sua saída de tensão padrão, mas sim aumentar a duração pela qual elas podem alimentar o equipamento. É importante observar que ao carregar baterias conectadas em paralelo em baterias de lítio, o aumento da capacidade de amp-hora pode exigir um tempo de carga mais longo.

No exemplo abaixo, temos duas baterias de 12 V, mas você vê os amperes-hora aumentarem para 200 Ah.

Agora chegamos à questão: “As baterias BSLBATT podem ser conectadas em série ou paralelo?”

Linha de produtos padrão: Nossas baterias de lítio padrão podem ser conectadas em série ou paralelo com base no que você está tentando realizar em sua aplicação específica. BSLBATT as folhas de dados indicam o número de baterias que podem ser conectadas em série por modelo. Normalmente recomendamos um máximo de 4 baterias em paralelo para o nosso produto padrão, no entanto, pode haver exceções que permitem mais, dependendo da sua aplicação.

É importante compreender a diferença entre configurações paralelas e em série e os efeitos que elas têm no desempenho do seu banco de baterias. Esteja você buscando um aumento na tensão ou na capacidade de amp-hora, conhecer essas duas configurações é muito importante para maximizar a vida útil e o desempenho geral da sua bateria de lítio.

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