Seri, koneksi paralel dan campuran baterai

Setiap orang baterai, tergantung pada jenisnya, memiliki nilai paspor tertentu: tegangan nominal, arus maksimum, arus optimal, kapasitas nominal. Perhatikan bahwa nilai paspor ini benar hanya jika mode pengoperasian baterai yang direkomendasikan pabrikan diamati dan hanya untuk baterai yang masa pakainya jauh dari habis.

Kebetulan juga perlu segera mencapai lebih banyak dari baterai daripada kemampuannya menurut paspor. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kapasitas, arus atau voltase operasi, mereka sering menggunakan koneksi baterai (sel, sel) seri, paralel, dan terkadang campuran (seri-paralel).

Jadi, untuk baterai lithium-ion dan lithium-polimer, nilai tegangan nominal untuk satu sel adalah 3,7 V, untuk baterai timbal-asam - 2,1 V, untuk nikel-seng - 1,6 V, dan untuk baterai nikel-kadmium dan nikel logam hidrida — 1,2 V.

Adapun kapasitas dan arus optimal baterai, parameter ini bergantung pada banyak parameter desain: luas elektroda, volume sel, kerapatan elektrolit, dll.

Jika perlu untuk mendapatkan tegangan operasi yang lebih tinggi, maka sel baterai dihubungkan secara seri, jika diperlukan kapasitas dan arus yang tinggi, secara paralel, jika perlu untuk meningkatkan kapasitas dan meningkatkan tegangan, gunakan koneksi seri-paralel dari baterai.

Sambungan seri baterai dan karakteristiknya

Sejak awal, perlu dipahami bahwa untuk baterai yang dihubungkan secara seri - arus yang melalui setiap baterai dari rakitan (baterai) tersebut akan selalu sama dengan arus yang melalui seluruh node dan terlepas dari apakah baterai sedang kosong pada saat itu. saat atau pengisian.

Untuk alasan ini, sangat disarankan untuk menghubungkan hanya baterai dengan jenis (atau set) yang sama dengan kapasitas yang sama (nyata!) Secara seri.

Mengapa mereka tipe yang sama? Karena voltase minimum (yang dapat Anda keluarkan) dan maksimum (yang dapat Anda isi) untuk setiap sel harus sama.

Sekarang mari kita berurusan dengan pertanyaan mengapa kapasitansi yang terhubung secara seri juga harus sama.

Jika baterai dengan kapasitas berbeda dihubungkan secara seri, maka selama proses pelepasan, sel dengan kapasitas terkecil akan mengeluarkan lebih cepat dari yang lain dan dapat mencapai titik di mana pelepasan yang dalam terjadi di salah satu sel yang membentuk rakitan, sedangkan sel lainnya masih bisa dilepaskan dengan aman.Ini akan mengganggu pengoperasian seluruh baterai baterai, tegangannya akan turun, dan kapasitasnya tidak dapat direalisasikan secara memadai dalam beban.

Dan dalam proses pengisian node yang tidak rata seperti itu, hal berikut akan terjadi: sel baterai dengan kapasitas terkecil sudah terisi ke voltase yang diperlukan, sedangkan tetangga dengan kapasitas lebih besar akan tetap tidak terisi.

Untuk mencegah perkembangan peristiwa yang tidak menyenangkan (kebetulan beberapa sel, bahkan selama pengoperasian yang benar, kehilangan kapasitas awalnya lebih awal dari yang lain), pengisi daya (atau rakitan) dilengkapi dengan pengontrol muatan-pelepasan yang menyamakan, yang melindungi sel dari mode kritis.

Dengan satu atau lain cara, sebelum menghubungkan baterai dalam rangkaian pemasangan, ukur kapasitas masing-masing dengan perangkat khusus yang diketahui semua orang dan banyak tersedia di pasaran.

Dalam satuan ampere-jam (Ah) atau miliampere-jam (mAh), kapasitas baterai yang dihasilkan dari penyambungan baterai identik secara seri akan sama dengan kapasitas satu sel yang menyusun baterai seri.

Arus pengenal, seperti kapasitansi, akan sama dengan arus pengenal sel tunggal. Tegangan pengenal (dalam volt) dan energi (dalam watt-jam) akan sama dengan jumlah voltase pengenal dan watt-jam, masing-masing, dari semua sel yang membentuk baterai.

Koneksi paralel baterai dan karakteristiknya

Koneksi baterai paralel digunakan ketika tegangan harus dibiarkan apa adanya, tetapi pada saat yang sama meningkatkan kapasitas total dan, karenanya, arus pengenal instalasi.

Sel dengan voltase nominal yang sama dapat dihubungkan secara paralel, juga sangat diinginkan bahwa sel tersebut memiliki tipe yang sama (sehingga pengaruh kondisi operasi pada kapasitas dan karakteristik arus untuk semua sel kira-kira sama).

Pada saat penyambungan, juga diinginkan untuk menyamakan tegangan arus untuk mengurangi arus penyeimbang yang pasti akan terjadi ketika terminal kutub sel ditutup secara paralel.

Kapasitas modul yang dihasilkan dalam ampere-jam, arus operasinya, serta energi yang tersimpan dalam watt-jam akan sama dengan jumlah masing-masing sel yang membentuk rakitan.

Saat menghubungkan sel baterai secara paralel, penting juga untuk diingat bahwa arus self-discharge yang dihasilkan dari node paralel akan lebih tinggi daripada jumlah karakteristik arus self-discharge dari setiap sel secara individual, karena beberapa sel di set akan keluar dengan cepat dan lebih tahan terhadap pelepasan sendiri, sel akan keluar tidak hanya melalui dirinya sendiri, tetapi juga melalui tetangganya, sepanjang waktu, seolah-olah, mengisi dayanya.

Sambungan baterai seri paralel atau campuran

Jika Anda memahami aturan dan fitur koneksi seri sel baterai dan memahami prinsip penjumlahan kapasitas dan arus dalam koneksi paralel, maka tidak akan sulit bagi Anda untuk menghubungkan node seri yang dihasilkan secara paralel atau node paralel secara seri.

Secara teoritis, untuk mengurangi arus self-discharge, tampaknya lebih baik untuk menghubungkan secara paralel beberapa sirkuit seri yang telah disiapkan sebelumnya dan dirakit dengan benar dengan kapasitas yang sama tanpa penutupan paralel dari koneksi yang berdekatan.Namun, dalam praktiknya lebih mudah untuk menghubungkan beberapa node paralel secara bersamaan.

Alhasil, prinsip pembentukan rakitan adalah sebagai berikut: jika dalam sambungan campuran jumlah sel secara seri (dalam satu rangkaian baterai dihubungkan secara seri) melebihi jumlah sel secara paralel (yaitu, melebihi jumlah rangkaian ), kemudian sirkuit digabungkan secara paralel.

Jika dalam sambungan campuran jumlah elemen paralel melebihi jumlah elemen dalam rangkaian, maka simpul paralel dihubungkan secara seri setelah memastikan kapasitasnya sama.