Serie, paralelo y conexión mixta de baterías

Todos batería, dependiendo de su tipo, tiene ciertos valores de pasaporte: voltaje nominal, corriente máxima, corriente óptima, capacidad nominal. Tenga en cuenta que estos valores de pasaporte son correctos solo si se observa el modo de funcionamiento de la batería recomendado por el fabricante y solo para aquellas baterías cuyo recurso de vida está lejos de agotarse.

También sucede que es necesario obtener inmediatamente más de la batería de lo que es capaz de hacer según el pasaporte. Por lo tanto, para aumentar la capacidad, la corriente de funcionamiento o el voltaje, a menudo recurren a la conexión en serie, en paralelo y, a veces, mixta (serie-paralelo) de baterías (celdas, celdas).

Entonces, para baterías de iones de litio y polímeros de litio, el valor de voltaje nominal para una celda será de 3,7 V, para baterías de plomo-ácido - 2,1 V, para níquel-zinc - 1,6 V, y para níquel-cadmio e hidruro metálico de níquel — 1,2 voltios

En cuanto a la capacidad y corriente óptima de la batería, estos parámetros dependen de muchos parámetros de diseño: del área de los electrodos, del volumen de la celda, de la densidad del electrolito, etc.

Si es necesario obtener un voltaje de operación más alto, entonces las celdas de la batería se conectan en serie, si se necesita alta capacidad y corriente, en paralelo, si es necesario aumentar la capacidad y aumentar el voltaje, utilice la conexión en serie-paralelo de pilas

Conexión en serie de baterías y sus características.

Desde el principio, es necesario comprender que para las baterías conectadas en serie, la corriente a través de cada batería de dicho conjunto (batería) siempre será igual a la corriente a través de todo el nodo e independientemente de si la batería se está descargando en ese momento. momento o carga.

Por este motivo, se recomienda encarecidamente conectar en serie únicamente baterías del mismo tipo (o juegos) de la misma capacidad (¡real!).

¿Por qué son del mismo tipo? Porque el voltaje mínimo (al que puede descargar) y máximo (al que puede cargar) para cada celda debe ser el mismo.

Ahora tratemos la cuestión de por qué es necesario que las capacitancias conectadas en serie también sean las mismas.

Si se conectan en serie baterías de diferentes capacidades, entonces durante el proceso de descarga la celda de menor capacidad se descargará más rápido que las demás y puede llegar al punto de que se produzca una descarga profunda en una de las celdas que forman el conjunto, mientras que las demás celdas todavía se puede liberar de forma segura.Esto interrumpirá el funcionamiento de toda la batería de baterías, su voltaje caerá y la capacidad simplemente no se puede realizar adecuadamente en la carga.

Y en el proceso de carga de un nodo tan desigual, sucederá lo siguiente: la celda de la batería con la capacidad más pequeña ya estará cargada al voltaje requerido, mientras que los vecinos con una capacidad mayor permanecerán sin carga.

Para evitar un desarrollo de eventos tan desagradable (sucede que algunas de las celdas, incluso durante el funcionamiento correcto, pierden su capacidad inicial antes que otras), el cargador (o conjunto) está equipado con un controlador de carga-descarga de ecualización , que protege las celdas de los modos críticos.

De una forma u otra, antes de conectar las baterías en una instalación en serie, mida la capacidad de cada una con un dispositivo especial que todos conocen y está ampliamente disponible en el mercado.

En amperios-hora (Ah) o miliamperios-hora (mAh), la capacidad de la batería resultante de conectar baterías idénticas en serie será igual a la capacidad de una sola celda que forma una batería en serie.

La corriente nominal, como la capacitancia, será igual a la corriente nominal de una sola celda. La tensión nominal (en voltios) y la energía (en vatios-hora) será igual a la suma de las tensiones nominales y los vatios-hora, respectivamente, de todas las celdas que componen la batería.

Conexión en paralelo de baterías y sus características.

La conexión en paralelo de baterías se utiliza cuando se debe dejar la tensión como está, pero al mismo tiempo aumentar la capacidad total y, en consecuencia, la corriente nominal de la instalación.

Las celdas con los mismos voltajes nominales se pueden conectar en paralelo, también es muy deseable que sean del mismo tipo (para que el efecto de las condiciones de operación en la capacidad y en las características de corriente para todas las celdas sea aproximadamente el mismo).

En el momento de la conexión, también es deseable igualar los voltajes actuales para reducir las corrientes de igualación que inevitablemente se producirán cuando los terminales polares de las celdas se cierren en paralelo.

La capacidad del módulo resultante en amperios-hora, su corriente de funcionamiento, así como la energía almacenada en vatios-hora será igual a la suma de ellos por cada una de las celdas que forman el conjunto.

Al conectar celdas de batería en paralelo, también es importante recordar que la corriente de autodescarga resultante de un nodo en paralelo será mayor que la suma de las corrientes de autodescarga características de cada celda individualmente, ya que algunas de las celdas del conjunto se descargará a -rápido y más resistente a la autodescarga, las celdas se descargarán no solo a través de sí mismas, sino también a través de sus vecinas, todo el tiempo, por así decirlo, cargándolas.

Serie paralelo o conexión mixta de baterías

Si entendió las reglas y características de la conexión en serie de las celdas de la batería y entendió el principio de la suma de la capacidad y la corriente en la conexión en paralelo, entonces no le resultará difícil conectar los nodos en serie resultantes en paralelo o nodos paralelos en serie.

Teóricamente, para reducir la corriente de autodescarga, parece mejor conectar en paralelo varios circuitos en serie previamente preparados y correctamente ensamblados de la misma capacidad sin cerrar en paralelo las conexiones adyacentes.Sin embargo, en la práctica es más fácil conectar varios nodos paralelos entre sí.

Como resultado, el principio de formación del conjunto es el siguiente: si en una conexión mixta el número de celdas en serie (en un circuito de baterías conectadas en serie) excede el número de celdas en paralelo (es decir, excede el número de circuitos ), entonces los circuitos se combinan en paralelo.

Si en una conexión mixta el número de elementos en paralelo excede el número de elementos en el circuito, entonces los nodos en paralelo se conectan en serie después de asegurarse de que su capacidad es igual.