Sériové, paralelné a zmiešané zapojenie batérií

Každý batérie, v závislosti od typu má určité hodnoty pasu: menovité napätie, maximálny prúd, optimálny prúd, menovitá kapacita. Upozorňujeme, že tieto hodnoty pasu sú správne iba vtedy, ak je dodržaný prevádzkový režim batérie odporúčaný výrobcom a iba pre batérie, ktorých životnosť nie je ani zďaleka vyčerpaná.

Stáva sa tiež, že z batérie je potrebné okamžite dosiahnuť viac, ako je schopná podľa pasu. Na zvýšenie kapacity, prevádzkového prúdu alebo napätia sa preto často uchyľujú k sériovému, paralelnému a niekedy aj zmiešanému (sériovo-paralelnému) zapojeniu batérií (článkov, článkov).

Takže pre lítium-iónové a lítium-polymérové ​​batérie bude nominálna hodnota napätia pre jeden článok 3,7 V, pre olovené batérie - 2,1 V, pre nikel-zinok - 1,6 V a pre nikel-kadmium a nikel-metalhydrid. - 1,2 V.

Pokiaľ ide o kapacitu a optimálny prúd batérie, tieto parametre závisia od mnohých konštrukčných parametrov: od plochy elektród, od objemu článku, od hustoty elektrolytu atď.

Ak je potrebné získať vyššie prevádzkové napätie, potom sa články batérie zapoja do série, ak je potrebná vysoká kapacita a prúd, paralelne, ak je potrebné zvýšiť kapacitu a zvýšiť napätie, použite sériovo-paralelné zapojenie batérie.

Sériové zapojenie batérií a jeho charakteristiky

Od samého začiatku je potrebné pochopiť, že pre batérie zapojené do série - prúd každou batériou takejto zostavy (batérie) sa bude vždy rovnať prúdu cez celý uzol a bez ohľadu na to, či sa batéria pri tom vybíja moment alebo nabíjanie.

Z tohto dôvodu sa dôrazne odporúča zapájať do série iba batérie rovnakého typu (alebo súpravy) rovnakej kapacity (skutočnej!).

Prečo sú rovnakého typu? Pretože minimálne (na ktoré môžete vybíjať) a maximálne (na ktoré môžete nabíjať) napätie pre každý článok musí byť rovnaké.

Teraz sa poďme zaoberať otázkou, prečo je potrebné, aby aj sériovo zapojené kapacity boli rovnaké.

Ak sú batérie s rôznou kapacitou zapojené do série, počas procesu vybíjania sa článok s najmenšou kapacitou vybije rýchlejšie ako ostatné a môže dosiahnuť bod, že v jednom z článkov tvoriacich zostavu dôjde k hlbokému vybitiu, zatiaľ čo ostatné články môže byť stále bezpečne prepustený.Tým sa naruší chod celej batérie batérií, klesne jej napätie a kapacita sa jednoducho v záťaži nedá adekvátne realizovať.

A v procese nabíjania takéhoto nerovnomerného uzla sa stane nasledovné: batériový článok s najmenšou kapacitou bude už nabitý na požadované napätie, zatiaľ čo susedia s väčšou kapacitou zostanú nenabití.

Aby sa zabránilo takémuto nepríjemnému vývoju udalostí (stáva sa, že niektoré články aj pri správnej prevádzke stratia svoju pôvodnú kapacitu skôr ako iné), je nabíjačka (alebo zostava) vybavená vyrovnávacím regulátorom nabíjania a vybíjania, ktorý články chráni z kritických režimov.

Tak či onak, pred zapojením batérií do sériovej inštalácie zmerajte kapacitu každej pomocou špeciálneho zariadenia, ktoré pozná každý a je na trhu bežne dostupné.

V ampérhodinách (Ah) alebo miliampérhodinách (mAh) bude kapacita batérie vyplývajúca zo zapojenia rovnakých batérií do série rovná kapacite jedného článku, ktorý tvorí sériovú batériu.

Menovitý prúd, podobne ako kapacita, sa bude rovnať menovitému prúdu jedného článku. Menovité napätie (vo voltoch) a energia (vo watthodinách) sa budú rovnať súčtu menovitých napätí a watthodín všetkých článkov, ktoré tvoria batériu.

Paralelné zapojenie batérií a jeho charakteristiky

Paralelné pripojenie batérií sa používa vtedy, keď napätie musí zostať tak, ako je, ale súčasne zvýšiť celkovú kapacitu a podľa toho aj menovitý prúd inštalácie.

Články s rovnakými menovitými napätiami môžu byť zapojené paralelne, je tiež veľmi žiaduce, aby boli rovnakého typu (aby vplyv prevádzkových podmienok na kapacitu a na prúdové charakteristiky pre všetky články bol približne rovnaký).

V čase zapojenia je tiež žiaduce vyrovnať prúdové napätia, aby sa znížili vyrovnávacie prúdy, ktoré nevyhnutne vzniknú pri paralelnom uzavretí pólových vývodov článkov.

Kapacita výsledného modulu v ampérhodinách, jeho prevádzkový prúd, ako aj uložená energia vo watthodinách sa budú rovnať ich súčtu pre každý z článkov tvoriacich zostavu.

Pri paralelnom pripájaní batériových článkov je tiež dôležité pamätať na to, že výsledný samovybíjací prúd paralelného uzla bude vyšší ako súčet samovybíjacích prúdov charakteristických pre každý článok jednotlivo, pretože niektoré články v súprave sa budú vybíjať rýchlo a odolnejšie voči samovybíjaniu, články sa budú vybíjať nielen cez seba, ale aj cez svojich susedov, stále ich akoby nabíjali.

Sériové paralelné alebo zmiešané pripojenie batérií

Ak ste pochopili pravidlá a vlastnosti sériového zapojenia batériových článkov a pochopili princíp sčítania kapacity a prúdu v paralelnom zapojení, potom pre vás nebude ťažké spojiť výsledné sériové uzly v paralelných alebo paralelných uzloch v sérii.

Teoreticky sa na zníženie samovybíjacieho prúdu zdá lepšie paralelne zapájať niekoľko vopred pripravených, správne zostavených sériových obvodov rovnakej kapacity bez paralelného uzatvárania susedných spojov.V praxi je však jednoduchšie spojiť viacero paralelných uzlov.

V dôsledku toho je princíp zostavovania nasledovný: ak v zmiešanom zapojení počet článkov v sérii (v jednom okruhu batérií zapojených do série) prekročí počet článkov paralelne (to znamená, že prekročí počet okruhov). ), potom sa obvody kombinujú paralelne.

Ak v zmiešanom zapojení počet paralelných prvkov prekročí počet prvkov v obvode, potom sa paralelné uzly zapoja do série po uistení sa, že ich kapacita je rovnaká.