Как подключить литиевые батареи параллельно или последовательно

Один из самых частых вопросов: «Мне нужно больше мощности! У вас есть батарея, которая может дать мне больше вольт или больше ампер?» Ответ: да. Все наши батареи можно подключить для выработки большей мощности для работы более крупных двигателей (напряжение – В) или дополнительной емкости (ампер-часы – Ач). Это называется последовательным подключением батареи или параллельным соединением литиевых батарей.

Последовательное подключение аккумулятора — это способ увеличить напряжение аккумулятора. Например, если вы соедините две наши батареи на 12 В, 10 Ач последовательно, вы создадите одну батарею на 24 В и 10 А-часов. Поскольку многие электродвигатели каяков, велосипедов и скутеров работают от напряжения 24 В, это распространенный способ подключения аккумуляторов.

Литий-ионные батареи параллельно чтобы увеличить ампер-часы аккумулятора (т.е. как долго аккумулятор будет работать без подзарядки). Например, если вы соедините две наши батареи на 12 В, 10 Ач параллельно, вы создадите одну батарею на 12 Вольт и 20 Ампер-часов. Поскольку многие небольшие электродвигатели, солнечные панели, дома на колесах, лодки и большая часть бытовой электроники работают от напряжения 12 В, это распространенный способ создания батареи, которая будет работать очень долго.

Последовательные соединения предполагают соединение двух или более батарей вместе для увеличения напряжения аккумуляторной системы, но при этом сохраняется та же номинальная мощность в ампер-часах. Имейте в виду, что при последовательном соединении каждая батарея должна иметь одинаковое напряжение и номинальную емкость, иначе вы можете повредить батарею. Чтобы соединить батареи последовательно, вы подключаете положительную клемму одной батареи к отрицательной клемме другой до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое напряжение. При последовательной зарядке аккумуляторов необходимо использовать зарядное устройство, соответствующее напряжению системы. Мы рекомендуем заряжать каждую батарею индивидуально с помощью многозарядного устройства, чтобы избежать дисбаланса между батареями.

Если вы думаете об электричестве как о воде, текущей по системе труб, напряжение лучше всего рассматривать как давление воды, и это также показатель, с помощью которого мы можем измерить силу течения электрического тока. Амперы — это размер трубы, по которой течет вода, и, таким образом, это показатель, с помощью которого мы измеряем, сколько энергии мы можем выдать в данный момент. Таким образом, в данном случае аналогии с сантехникой ампер-часы являются мерой того, сколько галлонов воды проходит через ваши трубы с течением времени.

Я всегда находил это изображение (и оно многим нравится в Интернете) полезным для объяснения электричества.

Основы

Аккумуляторные батареи сконструированы путем последовательного соединения нескольких ячеек; каждая ячейка добавляет свое напряжение к напряжению на клеммах батареи. Рисунок 1 ниже показана типичная конфигурация элементов стартерной батареи LiFePO4 BSLBATT 13,2 В.

Батареи могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Ячейки параллельно увеличили токовую нагрузку; каждая ячейка увеличивает общую емкость батареи в ампер-часах (Ач). BSLBATT B-LFP12V 12 Ач является примером последовательной и параллельной конфигурации литиевых батарей. Конфигурация B-LFP12V 12 Ач, 13,2 В / 12,4 Ач, показана на рис. Рисунок 2.

Более слабая ячейка в последовательно соединенных ячейках может вызвать дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, поскольку прочность батареи зависит от мощности самого слабого элемента (аналогично слабому звену в цепи). Слабый элемент может не выйти из строя сразу, но может разрядиться (падение напряжения ниже безопасного уровня, 2,8 В на элемент) быстрее, чем сильные при разряде. При зарядке слабая ячейка может заполниться раньше здоровых и перезарядиться (напряжение превышает 3,9 В на ячейку). В отличие от слабого звена в аналогии с цепью, слабая ячейка вызывает нагрузку на другие здоровые ячейки батареи. Аккумуляторы в групповых упаковках должны быть подобраны друг к другу, особенно при воздействии высоких токов заряда и разряда. Рисунок 3 ниже показан пример батареи со слабым элементом.

Система управления батареями (BMS) Защита ячеек

BMS постоянно контролирует напряжение каждой ячейки. Если напряжение элемента превышает другие, схемы BMS будут работать над снижением уровня заряда этого элемента. Это гарантирует, что уровень заряда всех ячеек остается одинаковым даже при высоком токе разряда (> 100 А) и заряда (> 10 А).

Ячейка может быть необратимо повреждена, если ее перезарядить (перенапряжение) или переразрядить (разрядить) всего один раз. BMS имеет схему для блокировки зарядки, если напряжение превышает 15,5 В (или если напряжение любого элемента превышает 3,9 В). BMS также отключает батарею от нагрузки, если ее остаточный заряд составляет менее 5% (состояние чрезмерной разрядки). Чрезмерно разряженная батарея обычно имеет напряжение менее 11,5 В (< 2,8 В на элемент).

Несколько батарей последовательно и/или параллельно (каждая батарея со своей собственной BMS)

Батареи BSLBATT на 13,2 В можно использовать последовательно и параллельно для достижения более высокого рабочего напряжения и/или емкости для вашего конкретного применения. Важно использовать одну и ту же модель батареи с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать батареи разного возраста.

Если не указано иное, батареи BSLBATT одобрены для использования в двух сериях и/или двух параллельных операциях с литиевыми батареями без дополнительной внешней электроники. Это ограничение применяется из-за того, что импеданс, емкость или скорость саморазряда между элементами могут различаться. Ограничение допускает нормальные изменения в одной батарее без негативного воздействия на другую батарею.

Кроме того, ограничения и эксплуатационные пределы допускают ненормальные условия, такие как слабый или неисправный элемент в одной батарее. Обратите внимание, что номиналы конкретной батареи различаются, когда она используется в последовательном режиме. Номинальные характеристики батарей см. в разделе ниже «Максимально безопасные эксплуатационные пределы».

Всегда предпочтительнее использовать одну батарею на 26,4 В, а не две батареи на 13,2 В, соединенные последовательно, поскольку одна батарея может внутренне контролировать каждую из 8 последовательно соединенных ячеек и обеспечивать баланс заряда всех ячеек.

Провод и разъемы, используемые для создания параллельного массива последовательных/литиевых батарей, должны быть рассчитаны на ожидаемый ток.

Не подключайте литиевые батареи серии BSLBATT к другим химическим батареям.

На изображении ниже есть два батареи 12 В соединены последовательно, что превращает этот аккумуляторный блок в систему на 24 В. Вы также можете видеть, что общая емкость банка по-прежнему составляет 100 Ач.

Параллельное соединение предполагает соединение двух или более батарей вместе для увеличения емкости аккумуляторной батареи в ампер-часах, но напряжение остается прежним. Чтобы соединить батареи параллельно, положительные клеммы соединяются вместе с помощью кабеля, а отрицательные клеммы соединяются вместе с другим кабелем, пока не будет достигнута желаемая емкость.

Параллельное соединение литиевых батарей не предназначено для того, чтобы ваши батареи могли питать что-либо, выходное напряжение которого превышает стандартное, а скорее увеличивает продолжительность, в течение которой они могут питать оборудование. Важно отметить, что при зарядке аккумуляторов, соединенных параллельно литиевым аккумуляторам, увеличенная емкость в ампер-часах может потребовать более длительного времени зарядки.

В приведенном ниже примере у нас есть две батареи на 12 В, но вы видите, что емкость в ампер-часах увеличивается до 200 Ач.

Теперь мы подошли к вопросу: «Можно ли подключать батареи BSLBATT последовательно или параллельно?»

Стандартная линейка продуктов: Наши стандартные литиевые батареи можно подключать последовательно или параллельно в зависимости от того, чего вы пытаетесь достичь в своем конкретном приложении. БСЛБАТТ В технических характеристиках указано количество батарей, которые можно подключить последовательно, в зависимости от модели. Обычно мы рекомендуем использовать максимум 4 батареи параллельно для нашего стандартного продукта, однако могут быть исключения, которые позволяют использовать больше батарей в зависимости от вашего применения.

Важно понимать разницу между параллельной и последовательной конфигурациями, а также влияние, которое они оказывают на производительность вашего аккумулятора. Независимо от того, хотите ли вы увеличить напряжение или емкость в ампер-часах, знание этих двух конфигураций чрезвычайно важно для увеличения срока службы и общей производительности вашей литиевой батареи.

Есть еще вопросы?
Посетите наш Часто задаваемые вопросы страница с наиболее часто задаваемыми вопросами о литиевых батареях.

Готовы приобрести следующий аккумулятор?
Ознакомьтесь с нашей полной линейкой литиевых батарей .