Connexió de bateries en sèrie, paral·lel i mixta

Tothom bateria, segons el seu tipus, té uns valors de passaport: tensió nominal, intensitat màxima, corrent òptima, capacitat nominal. Tingueu en compte que aquests valors de passaport només són correctes si s'observa el mode de funcionament de la bateria recomanat pel fabricant i només per a aquelles bateries el recurs de vida de les quals està lluny d'esgotar-se.

També passa que cal aconseguir immediatament més amb la bateria del que és capaç d'acord amb el passaport. Per tant, per augmentar la capacitat, el corrent de funcionament o la tensió, sovint recorren a la connexió en sèrie, paral·lel i de vegades mixta (sèrie-paral·lel) de bateries (cel·les, cèl·lules).

Així, per a les bateries d'ions de liti i de polímers de liti, el valor de tensió nominal per a una cèl·lula serà de 3,7 V, per a bateries de plom-àcid - 2,1 V, per a níquel-zinc - 1,6 V i per a níquel-cadmi i hidrur metàl·lic de níquel. - 1,2 V.

Pel que fa a la capacitat i el corrent òptim de la bateria, aquests paràmetres depenen de molts paràmetres de disseny: de l'àrea dels elèctrodes, del volum de la cèl·lula, de la densitat de l'electròlit, etc.

Si cal obtenir una tensió de funcionament més alta, les cèl·lules de la bateria es connecten en sèrie, si es necessita una gran capacitat i corrent, en paral·lel, si és necessari augmentar la capacitat i augmentar la tensió, utilitzeu una connexió sèrie-paral·lel de bateries.

Connexió en sèrie de bateries i les seves característiques

Des del principi, cal entendre que per a les bateries connectades en sèrie, el corrent a través de cada bateria d'aquest conjunt (bateria) sempre serà igual al corrent a través de tot el node i independentment de si la bateria es descarrega en aquest moment. moment o carregant.

Per aquest motiu, és molt recomanable connectar només bateries del mateix tipus (o conjunts) de la mateixa capacitat (real!) en sèrie.

Per què són del mateix tipus? Perquè la tensió mínima (a la qual podeu descarregar) i màxima (a la qual podeu carregar) per a cada cel·la ha de ser la mateixa.

Ara ens ocuparem de la pregunta per què és necessari que les capacitats connectades en sèrie també siguin les mateixes.

Si es connecten en sèrie bateries de diferents capacitats, aleshores durant el procés de descàrrega la cel·la amb la capacitat més petita es descarregarà més ràpidament que les altres i pot arribar al punt que es produeixi una descàrrega profunda en una de les cel·les que formen el conjunt, mentre que les altres cel·les. encara es pot alliberar amb seguretat.Això interromprà el funcionament de tota la bateria de bateries, la seva tensió baixarà i la capacitat simplement no es pot realitzar adequadament a la càrrega.

I en el procés de càrrega d'un node tan desigual, passarà el següent: la cèl·lula de la bateria amb la capacitat més petita ja es carregarà a la tensió requerida, mentre que els veïns amb una capacitat més gran romandran sense carregar.

Per evitar un desenvolupament tan desagradable d'esdeveniments (succeeix que algunes de les cèl·lules, fins i tot durant un funcionament correcte, perden la seva capacitat inicial abans que altres), el carregador (o conjunt) està equipat amb un controlador de càrrega-descàrrega d'equalització, que protegeix les cèl·lules. des dels modes crítics.

D'una manera o altra, abans de connectar les bateries en una instal·lació en sèrie, mesura la capacitat de cadascuna amb un dispositiu especial que és conegut per tothom i que està àmpliament disponible al mercat.

En amperes-hora (Ah) o mil·liamperes-hora (mAh), la capacitat de la bateria resultant de connectar bateries idèntiques en sèrie serà igual a la capacitat d'una sola cèl·lula que forma una bateria en sèrie.

El corrent nominal, com la capacitat, serà igual al corrent nominal d'una sola cel·la. La tensió nominal (en volts) i l'energia (en watts-hora) seran iguals a la suma de les tensions nominals i watts-hora, respectivament, de totes les cèl·lules que formen la bateria.

Connexió paral·lel de bateries i les seves característiques

La connexió en paral·lel de bateries s'utilitza quan s'ha de deixar la tensió tal com està, però alhora augmentar la capacitat total i, en conseqüència, el corrent nominal de la instal·lació.

Les cèl·lules amb les mateixes tensions nominals es poden connectar en paral·lel, també és molt desitjable que siguin del mateix tipus (de manera que l'efecte de les condicions de funcionament sobre la capacitat i sobre les característiques de corrent de totes les cèl·lules sigui aproximadament el mateix).

En el moment de la connexió, també és desitjable igualar les tensions actuals per tal de reduir els corrents d'equalització que es produiran inevitablement quan els terminals de pols de les cèl·lules es tanquin en paral·lel.

La capacitat del mòdul resultant en amperes-hora, el seu corrent de funcionament, així com l'energia emmagatzemada en watts-hora serà igual a la suma d'ells per a cadascuna de les cèl·lules que formen el conjunt.

Quan es connecten cèl·lules de la bateria en paral·lel, també és important recordar que el corrent d'autodescàrrega resultant d'un node paral·lel serà superior a la suma dels corrents d'autodescàrrega característics de cada cel·la individualment, ja que algunes de les cel·les del conjunt es descarreguen a -ràpid i més resistent a l'autodescàrrega, les cèl·lules es descarregaran no només a través d'elles mateixes, sinó també a través dels seus veïns, tot el temps, per dir-ho, carregant-les.

Connexió sèrie paral·lel o mixta de bateries

Si heu entès les regles i les característiques de la connexió en sèrie de les cèl·lules de la bateria i heu entès el principi de la suma de la capacitat i el corrent en connexió en paral·lel, no us serà difícil connectar els nodes de sèrie resultants en paral·lel o nodes paral·lels en sèrie.

Teòricament, per reduir el corrent d'autodescàrrega, sembla millor connectar en paral·lel diversos circuits en sèrie prèviament preparats i degudament muntats de la mateixa capacitat sense tancament paral·lel de connexions adjacents.Tanmateix, a la pràctica és més fàcil connectar diversos nodes paral·lels junts.

Com a resultat, el principi de formació del conjunt és el següent: si en una connexió mixta el nombre de cel·les en sèrie (en un circuit de bateries connectades en sèrie) supera el nombre de cel·les en paral·lel (és a dir, supera el nombre de circuits). ), aleshores els circuits es combinen en paral·lel.

Si en una connexió mixta el nombre d'elements paral·lels supera el nombre d'elements del circuit, els nodes paral·lels es connecten en sèrie després d'assegurar-se que la seva capacitat és igual.