Collegamento in serie, parallelo e misto di batterie

Tutti batteria, a seconda del tipo, ha determinati valori di passaporto: tensione nominale, corrente massima, corrente ottimale, capacità nominale. Si noti che questi valori del passaporto sono corretti solo se si osserva la modalità operativa raccomandata dal produttore della batteria e solo per quelle batterie la cui risorsa di vita è tutt'altro che esaurita.

Succede anche che sia necessario ottenere immediatamente di più dalla batteria di quanto è capace secondo il passaporto. Pertanto, per aumentare la capacità, la corrente o la tensione operativa, ricorrono spesso alla connessione in serie, parallela e talvolta mista (serie-parallela) di batterie (celle, celle).

Pertanto, per le batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio, il valore della tensione nominale per una cella sarà di 3,7 V, per le batterie al piombo-acido - 2,1 V, per il nichel-zinco - 1,6 V e per il nichel-cadmio e l'idruro metallico di nichel — 1,2 V.

Per quanto riguarda la capacità e la corrente ottimale della batteria, questi parametri dipendono da molti parametri di progettazione: dall'area degli elettrodi, dal volume della cella, dalla densità dell'elettrolita, ecc.

Se è necessario ottenere una tensione operativa più elevata, le celle della batteria sono collegate in serie, se sono necessarie capacità e corrente elevate, in parallelo, se è necessario aumentare la capacità e aumentare la tensione, utilizzare il collegamento in serie-parallelo di batterie.

Collegamento in serie di batterie e sue caratteristiche

Fin dall'inizio, è necessario capire che per le batterie collegate in serie, la corrente attraverso ciascuna batteria di tale gruppo (batteria) sarà sempre uguale alla corrente attraverso l'intero nodo e indipendentemente dal fatto che la batteria si stia scaricando in quel momento momento o ricarica.

Per questo motivo si consiglia vivamente di collegare in serie solo batterie dello stesso tipo (o gruppi) della stessa capacità (reale!).

Perché sono dello stesso tipo? Perché la tensione minima (a cui puoi scaricare) e massima (a cui puoi caricare) per ogni cella deve essere la stessa.

Affrontiamo ora la questione del perché sia ​​necessario che anche le capacità collegate in serie siano le stesse.

Se batterie di diversa capacità sono collegate in serie, durante il processo di scarica la cella con la capacità minore si scaricherà più velocemente delle altre e potrebbe raggiungere il punto in cui si verifica una scarica profonda in una delle celle che formano il gruppo, mentre le altre celle può ancora essere rilasciato in sicurezza.Ciò interromperà il funzionamento dell'intera batteria di batterie, la sua tensione diminuirà e la capacità semplicemente non può essere adeguatamente realizzata nel carico.

E nel processo di ricarica di un nodo così irregolare, accadrà quanto segue: la cella della batteria con la capacità minore sarà già caricata alla tensione richiesta, mentre i vicini con una capacità maggiore rimarranno scarichi.

Per evitare uno sviluppo così spiacevole di eventi (accade che alcune celle, anche durante il corretto funzionamento, perdano la loro capacità iniziale prima di altre), il caricatore (o l'assieme) è dotato di un regolatore di carica-scarica equalizzatore , che protegge le celle dai modi critici.

In un modo o nell'altro, prima di collegare le batterie in un'installazione in serie, misurare la capacità di ciascuna con un dispositivo speciale noto a tutti e ampiamente disponibile sul mercato.

In ampere-ora (Ah) o milliampere-ora (mAh), la capacità della batteria risultante dal collegamento di batterie identiche in serie sarà uguale alla capacità di una singola cella che compone una batteria in serie.

La corrente nominale, come la capacità, sarà uguale alla corrente nominale di una singola cella. La tensione nominale (in volt) e l'energia (in wattora) saranno pari rispettivamente alla somma delle tensioni nominali e dei wattora di tutte le celle che compongono la batteria.

Collegamento in parallelo di batterie e sue caratteristiche

Il collegamento in parallelo delle batterie viene utilizzato quando la tensione deve essere lasciata così com'è, ma allo stesso tempo aumentare la capacità totale e, di conseguenza, la corrente nominale dell'impianto.

Celle con le stesse tensioni nominali possono essere collegate in parallelo, è inoltre altamente auspicabile che siano dello stesso tipo (in modo che l'effetto delle condizioni operative sulla capacità e sulle caratteristiche di corrente per tutte le celle sia approssimativamente lo stesso).

Al momento della connessione, è anche auspicabile equalizzare le tensioni di corrente per ridurre le correnti di equalizzazione che inevitabilmente si verificheranno quando i terminali dei poli delle celle sono chiusi in parallelo.

La capacità del modulo risultante in ampere-ora, la sua corrente operativa, nonché l'energia immagazzinata in watt-ora saranno uguali alla loro somma per ciascuna delle celle che formano l'assieme.

Quando si collegano le celle della batteria in parallelo, è anche importante ricordare che la corrente di autoscarica risultante di un nodo parallelo sarà superiore alla somma delle correnti di autoscarica caratteristiche di ciascuna cella individualmente, poiché alcune delle celle dell'insieme si scaricherà velocemente e più resistente all'autoscarica, le celle si scaricheranno non solo attraverso se stesse, ma anche attraverso i loro vicini, per così dire continuamente, caricandole.

Collegamento in serie parallelo o misto di batterie

Se hai compreso le regole e le caratteristiche della connessione in serie delle celle della batteria e hai compreso il principio della somma di capacità e corrente in connessione parallela, non sarà difficile per te collegare i nodi della serie risultanti in nodi paralleli o paralleli in serie.

Teoricamente, per ridurre la corrente di autoscarica, sembra meglio collegare in parallelo più circuiti in serie precedentemente preparati e opportunamente assemblati della stessa capacità senza chiudere in parallelo i collegamenti adiacenti.Tuttavia, in pratica è più semplice collegare insieme più nodi paralleli.

Di conseguenza, il principio di formazione dell'assieme è il seguente: se in una connessione mista il numero di celle in serie (in un circuito di batterie collegate in serie) supera il numero di celle in parallelo (ovvero supera il numero di circuiti ), quindi i circuiti vengono combinati in parallelo.

Se in una connessione mista il numero di elementi paralleli supera il numero di elementi nel circuito, allora i nodi paralleli vengono collegati in serie dopo essersi assicurati che la loro capacità sia uguale.