Sériové, paralelní a smíšené zapojení baterií

Každý baterie, v závislosti na jeho typu, má určité hodnoty pasu: jmenovité napětí, maximální proud, optimální proud, jmenovitá kapacita. Všimněte si, že tyto hodnoty pasu jsou správné pouze v případě, že je dodržen provozní režim baterie doporučený výrobcem a pouze u baterií, jejichž životnost není zdaleka vyčerpána.

Stává se také, že je třeba okamžitě dosáhnout z baterie více, než čeho je schopna podle pasu. Pro zvýšení kapacity, provozního proudu nebo napětí se proto často uchylují k sériovému, paralelnímu a někdy i smíšenému (sériově paralelnímu) zapojení baterií (článků, článků).

Takže pro lithium-iontové a lithium-polymerové baterie bude nominální hodnota napětí pro jeden článek 3,7 V, pro olověné baterie - 2,1 V, pro nikl-zinek - 1,6 V a pro nikl-kadmium a nikl-metalhydrid - 1,2 V.

Pokud jde o kapacitu a optimální proud baterie, tyto parametry závisí na mnoha konstrukčních parametrech: na ploše elektrod, na objemu článku, na hustotě elektrolytu atd.

Pokud je potřeba získat vyšší provozní napětí, pak se články baterie zapojí sériově, pokud je potřeba vysoká kapacita a proud, paralelně, pokud je potřeba zvýšit kapacitu a zvýšit napětí, použijte sériově paralelní zapojení baterie.

Sériové zapojení baterií a jeho charakteristiky

Od samého začátku je nutné pochopit, že pro baterie zapojené do série - proud každou baterií takové sestavy (baterie) bude vždy roven proudu celým uzlem a bez ohledu na to, zda se baterie vybíjí. moment nebo nabíjení.

Z tohoto důvodu se důrazně doporučuje zapojit do série pouze baterie stejného typu (nebo sady) stejné kapacity (skutečné!).

Proč jsou stejného typu? Protože minimální (na které můžete vybíjet) a maximální (na které můžete nabíjet) napětí pro každý článek musí být stejné.

Nyní se zabývejme otázkou, proč je nutné, aby i sériově zapojené kapacity byly stejné.

Pokud jsou baterie různých kapacit zapojeny do série, pak se během procesu vybíjení článek s nejmenší kapacitou vybije rychleji než ostatní a může dosáhnout bodu, kdy dojde k hlubokému vybití v jednom z článků tvořících sestavu, zatímco ostatní články lze ještě bezpečně uvolnit.Tím se naruší chod celé baterie baterií, klesne její napětí a kapacita se prostě v zátěži nedá adekvátně realizovat.

A v procesu nabíjení takového nerovnoměrného uzlu se stane následující: akumulátorový článek s nejmenší kapacitou bude již nabit na požadované napětí, zatímco sousedé s větší kapacitou zůstanou nenabití.

Aby se předešlo tak nepříjemnému vývoji událostí (stává se, že některé články i při správném provozu ztratí svou počáteční kapacitu dříve než jiné), je nabíječka (nebo sestava) vybavena vyrovnávacím regulátorem nabíjení-vybíjení, který články chrání z kritických režimů.

Tak či onak, před zapojením baterií do sériové instalace změřte kapacitu každé pomocí speciálního zařízení, které je všem známé a je na trhu široce dostupné.

V ampérhodinách (Ah) nebo miliampérhodinách (mAh) bude kapacita baterie vyplývající ze zapojení stejných baterií do série rovna kapacitě jednoho článku tvořícího sériovou baterii.

Jmenovitý proud, stejně jako kapacita, se bude rovnat jmenovitému proudu jednoho článku. Jmenovité napětí (ve voltech) a energie (ve watthodinách) se budou rovnat součtu jmenovitých napětí a watthodin všech článků, které tvoří baterii.

Paralelní zapojení baterií a jeho vlastnosti

Paralelní zapojení baterií se používá tehdy, když je třeba ponechat napětí tak, jak je, ale zároveň zvýšit celkovou kapacitu a tím i jmenovitý proud instalace.

Články se stejnými jmenovitými napětími mohou být zapojeny paralelně, je také velmi žádoucí, aby byly stejného typu (aby vliv provozních podmínek na kapacitu a na proudovou charakteristiku byl u všech článků přibližně stejný).

V době připojení je také žádoucí vyrovnat proudová napětí, aby se snížily vyrovnávací proudy, které nevyhnutelně nastanou, když jsou pólové vývody článků uzavřeny paralelně.

Kapacita výsledného modulu v ampérhodinách, jeho provozní proud i uložená energie ve watthodinách se budou rovnat jejich součtu pro každý z článků tvořících sestavu.

Při paralelním zapojování bateriových článků je také důležité pamatovat na to, že výsledný samovybíjecí proud paralelního uzlu bude vyšší než součet samovybíjecích proudů charakteristických pro každý článek jednotlivě, protože některé články v sadě se budou vybíjet rychle a odolnější proti samovybíjení, články se budou vybíjet nejen přes sebe, ale i přes své sousedy, pořád je jakoby nabíjejí.

Sériové paralelní nebo smíšené připojení baterií

Pokud jste pochopili pravidla a vlastnosti sériového zapojení bateriových článků a pochopili princip součtu kapacity a proudu v paralelním zapojení, pak pro vás nebude těžké propojit výsledné sériové uzly v paralelních nebo paralelních uzlech v sérii.

Teoreticky se pro snížení samovybíjecího proudu jeví jako lepší paralelně zapojit několik předem připravených, řádně sestavených sériových obvodů stejné kapacity bez paralelního uzavírání sousedních spojů.V praxi je však jednodušší spojit více paralelních uzlů dohromady.

V důsledku toho je princip sestavování následující: pokud ve smíšeném zapojení počet článků v sérii (v jednom okruhu baterií zapojených v sérii) překročí počet článků paralelně (tj. překročí počet obvodů ), pak se obvody spojí paralelně.

Pokud ve smíšeném zapojení počet paralelních prvků překročí počet prvků v obvodu, pak jsou paralelní uzly zapojeny do série po ujištění, že jejich kapacita je stejná.