Serie, parallell og blandet tilkobling av batterier

Alle sammen batteri, avhengig av type, har visse passverdier: nominell spenning, maksimal strøm, optimal strøm, nominell kapasitet. Merk at disse passverdiene bare er korrekte hvis produsentens anbefalte driftsmodus for batteriet overholdes, og bare for de batteriene hvis livsressurs er langt fra oppbrukt.

Det hender også at det er nødvendig å umiddelbart oppnå mer fra batteriet enn det det er i stand til i henhold til passet. Derfor, for å øke kapasiteten, driftsstrømmen eller spenningen, tyr de ofte til serie-, parallell- og noen ganger blandet (serie-parallell) tilkobling av batterier (celler, celler).

Så for litiumion- og litiumpolymerbatterier vil den nominelle spenningsverdien for en celle være 3,7 V, for blysyrebatterier - 2,1 V, for nikkel-sink - 1,6 V, og for nikkel-kadmium og nikkelmetallhydrid – 1,2 V.

Når det gjelder batteriets kapasitet og optimale strøm, avhenger disse parametrene av mange designparametere: på området til elektrodene, på volumet av cellen, på tettheten til elektrolytten, etc.

Hvis det er nødvendig å oppnå en høyere driftsspenning, kobles battericellene i serie, hvis høy kapasitet og strøm er nødvendig, parallelt, hvis det er nødvendig å øke kapasiteten og øke spenningen, bruk serie-parallellkobling av batterier.

Seriekobling av batterier og dets egenskaper

Helt fra begynnelsen er det nødvendig å forstå at for batterier koblet i serie - vil strømmen gjennom hvert batteri i en slik enhet (batteri) alltid være lik strømmen gjennom hele noden og uavhengig av om batteriet utlades på det. øyeblikk eller lading.

Av denne grunn anbefales det på det sterkeste å koble bare batterier av samme type (eller sett) med samme kapasitet (ekte!) i serie.

Hvorfor er de av samme type? Fordi minimum (som du kan lade ut) og maksimum (som du kan lade) spenningen for hver celle må være den samme.

La oss nå ta for oss spørsmålet hvorfor det er nødvendig at kapasitansene koblet i serie også skal være de samme.

Hvis batterier med forskjellig kapasitet er koblet i serie, vil cellen med den minste kapasiteten under utladingsprosessen utlades raskere enn de andre og kan nå det punktet at det oppstår en dyp utladning i en av cellene som danner enheten, mens de andre cellene kan fortsatt frigis trygt.Dette vil forstyrre driften av hele batteribatteriet, spenningen vil falle, og kapasiteten kan ganske enkelt ikke realiseres tilstrekkelig i lasten.

Og i ferd med å lade en slik ujevn node, vil følgende skje: battericellen med den minste kapasiteten vil allerede være ladet til den nødvendige spenningen, mens naboene med større kapasitet vil forbli uladet.

For å forhindre en slik ubehagelig utvikling av hendelser (det hender at noen av cellene, selv under riktig drift, mister sin opprinnelige kapasitet tidligere enn andre), er laderen (eller enheten) utstyrt med en utjevnende lade-utladningskontroller , som beskytter cellene fra kritiske moduser.

På en eller annen måte, før du kobler til batteriene i en serieinstallasjon, mål kapasiteten til hver med en spesiell enhet som er kjent for alle og som er allment tilgjengelig på markedet.

I ampere-timer (Ah) eller milliampere-timer (mAh), vil batterikapasiteten som følge av å koble identiske batterier i serie være lik kapasiteten til en enkelt celle som utgjør et seriebatteri.

Merkestrømmen, som kapasitansen, vil være lik merkestrømmen til en enkelt celle. Merkespenningen (i volt) og energien (i watt-timer) vil være lik summen av henholdsvis merkespenningene og watt-timer for alle cellene som utgjør batteriet.

Parallellkobling av batterier og dens egenskaper

Parallellkoblingen av batterier brukes når spenningen må forbli som den er, men samtidig øke den totale kapasiteten og følgelig merkestrømmen til installasjonen.

Celler med samme nominelle spenninger kan kobles parallelt, det er også svært ønskelig at de er av samme type (slik at virkningen av driftsforhold på kapasiteten og på strømkarakteristikkene for alle celler er tilnærmet lik).

På tilkoblingstidspunktet er det også ønskelig å utjevne strømspenningene for å redusere utjevningsstrømmene som uunngåelig vil oppstå når polklemmene til cellene er parallelt lukket.

Kapasiteten til den resulterende modulen i ampere-timer, dens driftsstrøm, samt den lagrede energien i watt-timer vil være lik summen av dem for hver av cellene som danner enheten.

Når du kobler battericeller parallelt, er det også viktig å huske at den resulterende selvutladningsstrømmen til en parallell node vil være høyere enn summen av selvutladingsstrømmene som er karakteristiske for hver celle individuelt, siden noen av cellene i settet vil utlades raskt og mer motstandsdyktig mot selvutladning, vil cellene lades ut ikke bare gjennom seg selv, men også gjennom naboene, hele tiden, så å si, lade dem.

Serie parallell eller blandet tilkobling av batterier

Hvis du forsto reglene og funksjonene for seriekobling av battericeller og forsto prinsippet om summering av kapasitet og strøm i parallellforbindelse, vil det ikke være vanskelig for deg å koble de resulterende serienodene i parallelle eller parallelle noder i serie.

Teoretisk sett, for å redusere selvutladningsstrømmen, virker det bedre å parallellkoble flere tidligere forberedte, riktig sammensatte seriekretser med samme kapasitet uten parallell stenging av tilstøtende forbindelser.I praksis er det imidlertid lettere å koble flere parallelle noder sammen.

Som et resultat er prinsippet for monteringsdannelse som følger: hvis i en blandet forbindelse er antallet celler i serie (i en krets av batterier koblet i serie) over antallet celler i parallell (det vil si overskrider antall kretser) ), så kombineres kretsene parallelt.

Hvis antallet parallelle elementer i en blandet forbindelse overstiger antall elementer i kretsen, kobles de parallelle nodene i serie etter å ha sørget for at deres kapasitet er lik.