Serie-, parallel- en gemengde schakeling van batterijen

Iedereen accu, afhankelijk van het type, heeft bepaalde paspoortwaarden: nominale spanning, maximale stroom, optimale stroom, nominale capaciteit. Merk op dat deze paspoortwaarden alleen correct zijn als de door de fabrikant aanbevolen bedrijfsmodus van de batterij wordt nageleefd en alleen voor die batterijen waarvan de levensduur nog lang niet is uitgeput.

Het komt ook voor dat het nodig is om direct meer uit de accu te halen dan waartoe deze volgens het paspoort in staat is. Om de capaciteit, bedrijfsstroom of spanning te vergroten, nemen ze daarom vaak hun toevlucht tot serie-, parallelle en soms gemengde (serie-parallelle) schakeling van batterijen (cellen, cellen).

Dus voor lithium-ion- en lithium-polymeerbatterijen is de nominale spanningswaarde voor één cel 3,7 V, voor loodzuurbatterijen - 2,1 V, voor nikkel-zink - 1,6 V en voor nikkel-cadmium en nikkel-metaalhydride — 1,2 V.

Wat betreft de capaciteit en optimale stroom van de batterij, deze parameters zijn afhankelijk van veel ontwerpparameters: van het oppervlak van de elektroden, van het volume van de cel, van de dichtheid van de elektrolyt, enz.

Als het nodig is om een ​​hogere bedrijfsspanning te verkrijgen, dan worden de batterijcellen in serie geschakeld, als een hoge capaciteit en stroom nodig zijn, parallel, als het nodig is om de capaciteit te vergroten en de spanning te verhogen, gebruik dan een serie-parallelschakeling van batterijen.

Serieschakeling van batterijen en de kenmerken ervan

Vanaf het allereerste begin is het noodzakelijk om te begrijpen dat voor in serie geschakelde batterijen - de stroom door elke batterij van zo'n samenstel (batterij) altijd gelijk zal zijn aan de stroom door het hele knooppunt en ongeacht of de batterij op dat moment ontlaadt moment of opladen.

Om deze reden is het sterk aan te raden om alleen batterijen van hetzelfde type (of sets) met dezelfde capaciteit (echt!) in serie te schakelen.

Waarom zijn ze van hetzelfde type? Want de minimale (tot welke je kunt ontladen) en maximale (waartoe je kunt opladen) spanning voor elke cel moet gelijk zijn.

Laten we nu de vraag behandelen waarom het nodig is dat de in serie geschakelde capaciteiten ook dezelfde zijn.

Als batterijen met verschillende capaciteiten in serie worden geschakeld, dan zal tijdens het ontlaadproces de cel met de kleinste capaciteit sneller ontladen dan de andere en kan het punt bereiken dat een diepe ontlading optreedt in een van de cellen die het samenstel vormen, terwijl de andere cellen kan nog steeds veilig worden losgelaten.Dit verstoort de werking van de gehele batterij van batterijen, de spanning zal dalen en de capaciteit kan simpelweg niet voldoende worden gerealiseerd in de belasting.

En tijdens het opladen van zo'n ongelijk knooppunt gebeurt het volgende: de batterijcel met de kleinste capaciteit wordt al opgeladen tot de vereiste spanning, terwijl de buren met een grotere capaciteit ongeladen blijven.

Om zo'n onaangename ontwikkeling van gebeurtenissen te voorkomen (het komt voor dat sommige cellen, zelfs tijdens correct gebruik, eerder hun aanvankelijke capaciteit verliezen dan andere), is de lader (of assemblage) uitgerust met een egaliserende laad-ontlaadregelaar , die cellen beschermt vanuit kritieke modi.

Meet op de een of andere manier, voordat u de accu's in een serie-installatie aansluit, de capaciteit van elk met een speciaal apparaat dat bij iedereen bekend is en overal op de markt verkrijgbaar is.

In ampère-uur (Ah) of milliampère-uur (mAh) is de batterijcapaciteit die resulteert uit het in serie schakelen van identieke batterijen gelijk aan de capaciteit van een enkele cel waaruit een seriebatterij bestaat.

De nominale stroom zal, net als de capaciteit, gelijk zijn aan de nominale stroom van een enkele cel. De nominale spanning (in volt) en energie (in wattuur) zijn gelijk aan de som van respectievelijk de nominale spanningen en wattuur van alle cellen waaruit de batterij bestaat.

Parallelle aansluiting van batterijen en de kenmerken ervan

De parallelschakeling van batterijen wordt gebruikt wanneer de spanning moet worden gelaten zoals deze is, maar tegelijkertijd de totale capaciteit en daarmee de nominale stroom van de installatie moet vergroten.

Cellen met dezelfde nominale spanningen kunnen parallel worden geschakeld, het is ook zeer wenselijk dat ze van hetzelfde type zijn (zodat het effect van bedrijfsomstandigheden op de capaciteit en op de stroomkarakteristieken voor alle cellen ongeveer hetzelfde is).

Op het moment van aansluiting is het ook wenselijk om de stroomspanningen te egaliseren om de egalisatiestromen te verminderen die onvermijdelijk zullen optreden wanneer de poolklemmen van de cellen parallel worden gesloten.

De capaciteit van de resulterende module in ampère-uur, de bedrijfsstroom en de opgeslagen energie in watt-uur zullen gelijk zijn aan de som ervan voor elk van de cellen die het samenstel vormen.

Wanneer batterijcellen parallel worden geschakeld, is het ook belangrijk om te onthouden dat de resulterende zelfontladingsstroom van een parallel knooppunt hoger zal zijn dan de som van de zelfontladingsstromen die kenmerkend zijn voor elke cel afzonderlijk, aangezien sommige cellen in de set snel zullen ontladen en beter bestand zijn tegen zelfontlading, zullen de cellen niet alleen via zichzelf ontladen, maar ook via hun buren, als het ware voortdurend opladend.

Serie parallel of gemengd schakelen van batterijen

Als u de regels en kenmerken van serieschakeling van batterijcellen begrijpt en het principe van sommatie van capaciteit en stroom in parallelle verbinding begrijpt, dan zal het voor u niet moeilijk zijn om de resulterende serieknooppunten parallel of parallelle knooppunten in serie te verbinden.

Theoretisch lijkt het, om de zelfontladingsstroom te verminderen, beter om meerdere vooraf voorbereide, goed gemonteerde serieschakelingen van dezelfde capaciteit parallel aan te sluiten zonder aangrenzende verbindingen parallel te sluiten.In de praktijk is het echter gemakkelijker om meerdere parallelle knooppunten met elkaar te verbinden.

Als gevolg hiervan is het principe van assemblagevorming als volgt: als in een gemengde verbinding het aantal cellen in serie (in één circuit van in serie geschakelde batterijen) groter is dan het aantal parallel geschakelde cellen (dat wil zeggen, het aantal circuits overschrijdt ), dan worden de circuits parallel gecombineerd.

Als in een gemengde verbinding het aantal parallelle elementen het aantal elementen in het circuit overschrijdt, worden de parallelle knooppunten in serie geschakeld nadat ervoor is gezorgd dat hun capaciteit gelijk is.