Serie, parallell och blandad anslutning av batterier

Alla batteri, beroende på dess typ, har vissa passvärden: nominell spänning, maximal ström, optimal ström, nominell kapacitet. Observera att dessa passvärden endast är korrekta om tillverkarens rekommenderade driftläge för batteriet observeras och endast för de batterier vars livsresurs är långt ifrån slut.

Det händer också att det är nödvändigt att genast uppnå mer från batteriet än vad det är kapabelt till enligt passet. Därför, för att öka kapaciteten, driftströmmen eller spänningen, tar de ofta till serie-, parallell- och ibland blandad (serie-parallell) anslutning av batterier (celler, celler).

Så för litiumjon- och litiumpolymerbatterier kommer det nominella spänningsvärdet för en cell att vara 3,7 V, för blybatterier - 2,1 V, för nickel-zink - 1,6 V, och för nickel-kadmium och nickelmetallhydrid — 1,2 V.

När det gäller batteriets kapacitet och optimala ström beror dessa parametrar på många designparametrar: på elektrodernas område, på cellens volym, på elektrolytens densitet, etc.

Om det är nödvändigt att erhålla en högre driftspänning, så kopplas battericellerna i serie, om hög kapacitet och ström behövs, parallellt, om det är nödvändigt att öka kapaciteten och öka spänningen, använd serie-parallellkoppling av batterier.

Seriekoppling av batterier och dess egenskaper

Redan från början är det nödvändigt att förstå att för batterier kopplade i serie - strömmen genom varje batteri i en sådan enhet (batteri) kommer alltid att vara lika med strömmen genom hela noden och oavsett om batteriet laddas ur vid det ögonblick eller laddning.

Av denna anledning rekommenderas det starkt att endast seriekoppla batterier av samma typ (eller uppsättningar) med samma kapacitet (riktiga!).

Varför är de samma typ? Eftersom den lägsta (till vilken du kan ladda ur) och den maximala (till vilken du kan ladda) spänningen för varje cell måste vara densamma.

Låt oss nu ta itu med frågan varför det är nödvändigt att de seriekopplade kapacitanserna också är desamma.

Om batterier med olika kapacitet kopplas i serie, kommer under urladdningsprocessen cellen med den minsta kapaciteten att laddas ur snabbare än de andra och kan nå den punkt att en djupurladdning inträffar i en av cellerna som bildar enheten, medan de andra cellerna kan fortfarande släppas säkert.Detta kommer att störa driften av hela batteribatteriet, dess spänning kommer att sjunka och kapaciteten kan helt enkelt inte realiseras tillräckligt i lasten.

Och i processen att ladda en sådan ojämn nod kommer följande att hända: battericellen med den minsta kapaciteten kommer redan att laddas till den erforderliga spänningen, medan grannarna med en större kapacitet kommer att förbli oladdade.

För att förhindra en sådan obehaglig utveckling av händelser (det händer att vissa av cellerna, även under korrekt drift, förlorar sin initiala kapacitet tidigare än andra), är laddaren (eller enheten) utrustad med en utjämnande laddningsurladdningskontroller, som skyddar cellerna från kritiska lägen.

På ett eller annat sätt, innan du ansluter batterierna i en serieinstallation, mät kapaciteten för var och en med en speciell enhet som är känd för alla och som är allmänt tillgänglig på marknaden.

I amperetimmar (Ah) eller milliampertimmar (mAh) kommer batterikapaciteten från seriekoppling av identiska batterier att vara lika med kapaciteten hos en enda cell som utgör ett seriebatteri.

Märkströmmen, liksom kapacitansen, kommer att vara lika med märkströmmen för en enskild cell. Märkspänningen (i volt) och energin (i wattimmar) kommer att vara lika med summan av märkspänningen respektive wattimmar för alla celler som utgör batteriet.

Parallellkoppling av batterier och dess egenskaper

Parallellkopplingen av batterier används när spänningen måste lämnas som den är, men samtidigt öka den totala kapaciteten och följaktligen installationens märkström.

Celler med samma nominella spänningar kan kopplas parallellt, det är också mycket önskvärt att de är av samma typ (så att effekten av driftförhållanden på kapaciteten och på strömegenskaperna för alla celler är ungefär densamma).

Vid tidpunkten för anslutningen är det också önskvärt att utjämna strömspänningarna för att minska de utjämningsströmmar som oundvikligen kommer att uppstå när cellernas polklämmor stängs parallellt.

Kapaciteten hos den resulterande modulen i amperetimmar, dess driftsström, såväl som den lagrade energin i wattimmar kommer att vara lika med summan av dem för var och en av cellerna som bildar enheten.

När man ansluter battericeller parallellt är det också viktigt att komma ihåg att den resulterande självurladdningsströmmen för en parallellnod kommer att vara högre än summan av de självurladdningsströmmar som är karakteristiska för varje cell individuellt, eftersom vissa av cellerna i uppsättningen kommer att laddas ur snabbt och mer motståndskraftig mot självurladdning, kommer cellerna att laddas ur inte bara genom sig själva, utan också genom sina grannar, hela tiden, så att säga, ladda dem.

Serie parallell eller blandad anslutning av batterier

Om du förstod reglerna och funktionerna för seriekoppling av battericeller och förstod principen om summering av kapacitet och ström i parallell anslutning, kommer det inte att vara svårt för dig att ansluta de resulterande serienoderna i parallella eller parallella noder i serie.

Teoretiskt, för att minska självurladdningsströmmen, verkar det bättre att parallellkoppla flera tidigare förberedda, korrekt monterade seriekretsar med samma kapacitet utan parallell stängning av intilliggande anslutningar.Men i praktiken är det lättare att koppla ihop flera parallella noder.

Som ett resultat är principen för monteringsbildning som följer: om i en blandad anslutning överstiger antalet celler i serie (i en krets av batterier kopplade i serie) antalet celler parallellt (det vill säga överstiger antalet kretsar ), sedan kombineras kretsarna parallellt.

Om antalet parallella element i en blandad anslutning överstiger antalet element i kretsen, så kopplas de parallella noderna i serie efter att ha sett till att deras kapacitet är lika.