Conectare în serie, paralelă și mixtă a bateriilor

Toata lumea baterie, în funcție de tipul său, are anumite valori de pașaport: tensiune nominală, curent maxim, curent optim, capacitate nominală. Rețineți că aceste valori de pașaport sunt corecte numai dacă este respectat modul de funcționare recomandat de producător al bateriei și numai pentru acele baterii a căror resursă de viață este departe de a fi epuizată.

De asemenea, se întâmplă că este necesar să obțineți imediat mai mult din baterie decât ceea ce este capabil, conform pașaportului. Prin urmare, pentru a crește capacitatea, curentul de funcționare sau tensiunea, se recurge adesea la conexiunea în serie, paralelă și uneori mixtă (serie-paralel) a bateriilor (pile, celule).

Deci, pentru bateriile litiu-ion și litiu-polimer, valoarea nominală a tensiunii pentru o celulă va fi de 3,7 V, pentru bateriile cu plumb - 2,1 V, pentru nichel-zinc - 1,6 V și pentru nichel-cadmiu și hidrură metalică de nichel - 1,2 V.

În ceea ce privește capacitatea și curentul optim al bateriei, acești parametri depind de mulți parametri de proiectare: de aria electrozilor, de volumul celulei, de densitatea electrolitului etc.

Dacă este necesar să se obțină o tensiune de funcționare mai mare, atunci celulele bateriei sunt conectate în serie, dacă este nevoie de capacitate și curent mare, în paralel, dacă este necesară creșterea capacității și creșterea tensiunii, utilizați conexiunea serie-paralel de baterii.

Conectarea în serie a bateriilor și caracteristicile acesteia

De la bun început, este necesar să înțelegem că pentru bateriile conectate în serie - curentul prin fiecare baterie a unui astfel de ansamblu (baterie) va fi întotdeauna egal cu curentul prin întregul nod și indiferent dacă bateria se descarcă la acel moment. moment sau încărcare.

Din acest motiv, este recomandat să conectați în serie numai baterii de același tip (sau seturi) de aceeași capacitate (real!).

De ce sunt de același tip? Pentru că tensiunea minimă (la care puteți descărca) și maximă (la care puteți încărca) pentru fiecare celulă trebuie să fie aceeași.

Acum să ne ocupăm de întrebarea de ce este necesar ca capacitățile conectate în serie să fie și ele aceleași.

Dacă bateriile de diferite capacități sunt conectate în serie, atunci în timpul procesului de descărcare celula cu cea mai mică capacitate se va descărca mai repede decât celelalte și poate ajunge la punctul în care să aibă loc o descărcare profundă într-una dintre celulele care formează ansamblul, în timp ce celelalte celule. poate fi încă eliberat în siguranță.Acest lucru va perturba funcționarea întregii baterii de baterii, tensiunea acesteia va scădea, iar capacitatea pur și simplu nu poate fi realizată în mod adecvat în sarcină.

Și în procesul de încărcare a unui astfel de nod neuniform, se va întâmpla următoarele: celula bateriei cu cea mai mică capacitate va fi deja încărcată la tensiunea necesară, în timp ce vecinii cu o capacitate mai mare vor rămâne neîncărcați.

Pentru a preveni o astfel de desfășurare neplăcută a evenimentelor (se întâmplă ca unele dintre celule, chiar și în timpul funcționării corecte, să-și piardă capacitatea inițială mai devreme decât altele), încărcătorul (sau ansamblul) este echipat cu un controler de egalizare a încărcăturii-descărcări, care protejează celulele. din moduri critice.

Într-un fel sau altul, înainte de a conecta bateriile într-o instalație în serie, măsurați capacitatea fiecăruia cu un dispozitiv special cunoscut de toată lumea și disponibil pe scară largă pe piață.

În amperi-oră (Ah) sau miliamperi-oră (mAh), capacitatea bateriei rezultată din conectarea bateriilor identice în serie va fi egală cu capacitatea unei singure celule care alcătuiește o baterie în serie.

Curentul nominal, ca și capacitatea, va fi egal cu curentul nominal al unei singure celule. Tensiunea nominală (în volți) și energia (în wați-oră) vor fi egale cu suma tensiunilor nominale și, respectiv, a tuturor celulelor care alcătuiesc bateria.

Conectarea în paralel a bateriilor și caracteristicile acesteia

Conectarea în paralel a bateriilor este utilizată atunci când tensiunea trebuie lăsată așa cum este, dar în același timp crește capacitatea totală și, în consecință, curentul nominal al instalației.

Celulele cu aceleași tensiuni nominale pot fi conectate în paralel, este de asemenea foarte de dorit ca acestea să fie de același tip (astfel încât efectul condițiilor de funcționare asupra capacității și asupra caracteristicilor curentului pentru toate celulele să fie aproximativ același).

În momentul conexiunii, este de asemenea de dorit să se egalizeze tensiunile curente pentru a reduce curenții de egalizare care vor apărea inevitabil atunci când bornele polilor celulelor sunt închise în paralel.

Capacitatea modulului rezultat în amperi-oră, curentul său de funcționare, precum și energia stocată în wați-oră vor fi egale cu suma acestora pentru fiecare dintre celulele care formează ansamblul.

Când conectați celulele bateriei în paralel, este, de asemenea, important să ne amintim că curentul de auto-descărcare rezultat al unui nod paralel va fi mai mare decât suma curenților de autodescărcare caracteristici fiecărei celule în mod individual, deoarece unele dintre celulele din set se vor descărca la -rapid și mai rezistent la autodescărcare, celulele se vor descărca nu numai prin ele însele, ci și prin vecinii lor, tot timpul, parcă, încărcându-le.

Conectare în serie paralelă sau mixtă a bateriilor

Dacă ați înțeles regulile și caracteristicile conexiunii în serie a celulelor bateriei și ați înțeles principiul însumării capacității și curentului în conexiune paralelă, atunci nu vă va fi dificil să conectați nodurile serie rezultate în paralel sau noduri paralele în serie.

Teoretic, pentru a reduce curentul de autodescărcare, pare mai bine să conectați în paralel mai multe circuite în serie pregătite anterior, asamblate corespunzător, de aceeași capacitate, fără închiderea paralelă a conexiunilor adiacente.Cu toate acestea, în practică, este mai ușor să conectați mai multe noduri paralele împreună.

Ca urmare, principiul formării ansamblului este următorul: dacă într-o conexiune mixtă numărul de celule în serie (într-un circuit de baterii conectate în serie) depășește numărul de celule în paralel (adică depășește numărul de circuite ), atunci circuitele sunt combinate în paralel.

Dacă într-o conexiune mixtă numărul de elemente paralele depășește numărul de elemente din circuit, atunci nodurile paralele sunt conectate în serie după ce ne asigurăm că capacitatea lor este egală.