Меню

Можно ли соединять параллельно li ion аккумуляторы

Соединение аккумуляторов последовательно и параллельно

Аккумулятор — допускающий повторную зарядку химический источник тока (гальванический элемент). Аккумуляторная батарея — объединенные в единый блок по определенной схеме несколько источников. Каждый из них характеризуется емкостью (Ач), напряжением (В) и объемом запасенной энергии (кВт*ч), а схема соединения — особенности батареи. Зная их, можно самостоятельно изготовить аккумулирующий источник питания. Выясним, что такое последовательно-параллельное, последовательное и параллельное подключение аккумуляторов, зачем их использовать и как это правильно делать.

Зачем соединять аккумуляторы в один блок?

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

При работе систем наблюдаются омические потери напряжения. Эта та часть затраченной энергии, которая преобразуется в тепло, не давая полезной работы. Объединяя аккумуляторы определенным образом, можно уменьшить потери, увеличив КПД. Бывают случаи, когда для работы оборудования емкости одного гальванического элемента недостаточно. Покупать батарею большей емкости дорого, да и не всегда удобно (например, проблемы с размещением). Практичнее объединить два однотипных химических источника энергии.

Запросы по характеристикам питания в различных областях различны.

Варианты подключения аккумуляторов

Подсоединение двух и более аккумуляторов выполняют:

    • Параллельно — увеличение емкости и силы тока аккумулирующего энергию блока.
    • Последовательно — увеличение напряжения.
    • Последовательно-параллельно — одновременное увеличение и емкостных параметров, и напряжения.

Где это работает? Переносная компьютерная техника работает на аккумуляторных батареях, в которых обычно 4 литий-ионных источника с номинальным напряжением 3.6 В соединены последовательно (суммарный параметр 14.4 В), а 2 элемента емкостью 2 400 мАч того же типа подключены параллельно (суммарный параметр 4 800 мАч). Когда энергопотребление стандартизировано, используют стандарты аккумуляторов, которые тоже объединяются. Например, для запуска двигателя автомобиль расходует заданное количество электричества, которая расходуется и на подпитку противоугонных устройств, автоматики. При увеличении нагрузки, требуется и увеличение характеристики блока.

Параллельное соединение аккумуляторов

Соединение аккумуляторов последовательно и параллельно

Применяется в тех случаях, когда техническими условиями требуется сохранить неизменным номинальное напряжение источника, но повысить его емкость. Для построения батареи необходимо параллельное соединение аккумуляторов в одну цепь. Придется соединять однополюсные выводы всех гальванических элементов.

Принцип: минус и плюс предыдущего источника соединяют с однополюсными выводами следующего. То есть один общий проводник будет объединять все аноды, а другой — катоды всех элементов.

Предположим, что в цепи будет задействовано 6 АКБ. Каждый 12-вольтовой элемент имеет емкость 200 Ач. Если их запараллелить, то суммарный параметр напряжения будет равен 12 В, емкости — 1 200 А, мощности — 4 800 А*ч.

Особенности параллельного подключения

  • Нужно учитывать глубину разряда. Этот параметр есть у каждого элемента в цепи. Его обязательно учитывают при эксплуатации аккумуляторной батареи. НЕЛЬЗЯ разряжать источник ниже этого параметра.
  • При эксплуатации блока также учитывают характеристики самораздяра.

Последовательное соединение аккумуляторов

Последовательное соединение аккумуляторов

Рабочее напряжение аккумуляторов может быть разным. Параметр колеблется в диапазоне — 0.5-48 Вольт. Если для запуска ДВС автомобиля, автономного питания электрооборудования или электроприводной спецтехники необходим другой диапазон, используют последовательное соединение аккумуляторов в единую цепь. Количество химических источников тока рассчитывается по характеристикам напряжения.

Принцип: объединяются разнополюсные клеммы гальванических элементов. Вывод «+» предыдущего источника соединяется с выводом «-» следующего. То есть вывод «+» первого элемента и вывод «-» последнего выводятся наружу. Они и будут анодом и катодом аккумуляторной батареи.

Предположим, что в цепи будут участвовать четыре 12-вольтных химических источников тока емкостью 200 А и мощностью 800 А*ч. При последовательном подсоединении суммарное напряжение аккумуляторной батареи будет равно 48 В, емкость батареи останется неименной.

Подобным способом объединяются химические источники тока в АКБ для автомобилей, автобусов и другой техники. Элементы упакованы в один корпус и объединены при помощи свинцовых шин. Из этого же материала изготавливают электроды элементов. Свинцовые части могут соединяться между собой не на механическом, а на молекулярном уровне, что предупреждает развитие коррозийных электрохимических реакций. Увеличен срок эксплуатации батареи.

Особенности последовательного подключения

  • Одновременно можно подключать любое количество гальванических элементов, но все они в цепи должны быть одинаковыми и однотипными. Например, литий-ионные соединяют с литий-ионными, но не кадмий-никелевыми.
  • Емкости всех химических источников тока должны быть одинаковыми (очень близкими по значению).
  • Нужна балансировка заряда при этом типе сборки. Она обеспечит длительный срок службы батареи без дополнительной подзарядки, безопасность ее эксплуатации. Можно применять активный и пассивный метод балансировки.
  • Если в цепи выходит из строя один аккумулятор, то менять придется все элементы.
  • Если использовано последовательное подключение аккумуляторов, то выбору зарядного устройства нужно уделить особое внимание. Лучше использовать приспособления с контроллером заряда.
  • Проводники должны выдерживать нагрузку в 3 раза превышающую номинальную.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов


Схема объединения аккумуляторов, предполагающая использование различных типов подключения — параллельное и последовательное, носит название комбинированной или смешанной. Ее используют в тех случаях, когда нужно увеличить и емкость, и напряжение аккумуляторной батареи. Существует два способа соединения нескольких аккумуляторов последовательно и параллельно:

Принцип 1: последовательно объединяются элементы с необходимым рабочим напряжением, затем параллельно соединяются требуемое число сборок, способных обеспечить оптимальные параметры емкости.

Принцип 2: параллельно объединяются аккумуляторы для обеспечения необходимой емкости, затем элементы подключаются последовательно, чтобы было достигнуто нужное напряжение.

Предположим, что в цепи будут задействованы три 12-вольтовые аккумулятора с емкостью 200 А и мощностью 800 А*ч. Тогда аккумуляторная батарея будет иметь рабочее напряжение 36 В, емкость 600 А.

При смешанном подключении можно сформировать источник питания любых необходимых параметров. Но у процесса коммутации есть ряд ограничений, связанных с подзарядкой батареи и ее размещением.

Особенности смешанного подключения

  • Увеличение тока и емкости требует грамотного подбора соединительных проводов. Чем параметры выше, тем больше сечение жилы.
  • Рекомендуется при параллельно-последовательном объединении элементов использовать самозатухающие и негорючие провода.
  • Расчет параметров проводят по техническим требованиям подключаемой нагрузки.

Меры предосторожности при подключении

Меры предосторожности при подключении

  • соблюдать правила безопасности при работе с электрическим током, одевать резиновые перчатки;
  • предупредить создание цепи прохождения электротока через человеческое тело;
  • избегать коротких замыканий;
  • не пренебрегать полярностью;
  • к клеммам АКБ голыми руками не прикасаться;
  • не собирать аккумуляторы, подключенные к нагрузкам (раздельно перепроверить каждый перед включением в цепь);
  • зарядное устройство нужно отключить перед тем, как подключать батарею;
  • применять инструменты с изолированными рукоятками;
  • не пренебрегать параметрами тока АКБ и нагрузки перед тем, как воспользоваться блоком;
  • соединительные контакты должны быть надежными и изолированными;
  • сборку защитить изоляционным корпусом от попадания влаги;
  • применять одинаковые аккумуляторы по параметрам, степени износа;
  • перед тем, как воспользоваться сборкой, протестировать ее на предмет некорректного соединения клемм.

При исправлении ошибок первоначально отсоединяют нагрузку (зарядное устройство), затем только проводят переделку блока.

Ошибки коммутации и их последствия

  • Формирование короткозамкнутого контура. В гальванических элементах начнется химическая реакция, которая приведет к вытеканию электролита, короблению корпуса, взрыву, возгоранию (характерно для параллельного соединения).
  • Размыкание контура. Во время подключения нагрузки сгенерируется обратный электроток через некорректно подсоединенный источник. Это приведет к быстрому выходу из строя блока (характерно для последовательного соединения).
  • Продолжительное короткое замыкание. Результат — расплавление проводов, возгорание, коробление корпуса, химическая реакция внутри источников, воспламенение, утечка электролита и взрыв.
  • Кратковременное замыкание. Результат — снижение емкости, порча электродов.
  • Перегрев и оплавление проводников. Результат — короткое замыкание (если некорректно подобран проводник по сечению).

Проверка подключения

После завершения работ следует оценить качество всех соединений, их надежность, изоляцию. Характеристики аккумуляторной батареи проверяют через включение рабочей, второстепенной нагрузки. Проверяют падение напряжения. Пробы снимают несколько раз после восстановления АКБ. Для перепроверки данных можно использовать вольтметр, мультиметр или специальные устройства: приборы Кулона, тестеры, анализаторы. Только удостоверившись, что все сделано по схеме и без ошибок, можно использовать АКБ.

Источник



Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Последовательное и параллельное-соединение-аккумуляторов

Блоки питания

В этой статье мы расскажем, как правильно соединять аккумуляторы, объясним, чем отличаются разные типы соединений, и зачем вообще все это нужно.

как правильно соединять аккумуляторы

Для чего соединять несколько аккумуляторов

Основные причины, по которым аккумуляторы объединяют в сборки, можно свести к следующим:

  1. Уменьшить омические потери (или потери тепла при передаче электроэнергии) путем увеличения сопротивления системы. Сила тока и сопротивление обратно пропорциональны друг другу, а чем слабее ток, тем меньше потери.
  2. Собрать батарею, подходящую для питания приборов с более высокими диапазонами напряжений.
  3. Увеличить емкость аккумулятора.
  4. Увеличить и мощность, и напряжение.

Одним словом, создают АКБ, которая подходит под конкретные нужды. Проще и удобнее комбинировать имеющиеся под рукой аккумуляторы, чем покупать десятки различных батарей. А в некоторых случаях это банально дешевле.

СПРАВКА. Электроэнергия, которая накапливается в АКБ, складывается из энергий составляющих элементов. Поэтому и при последовательном, и при параллельном, и при комбинированном соединении она будет одинаковой, если используются одни и те же элементы в одном и том же количестве.

Какие виды соединения существуют

Чаще всего используется последовательное и параллельное соединение аккумуляторов. Есть еще третий вид, комбинированный, или последовательно-параллельный.

Можно ли соединять АКБ разной емкости

Последовательно – нет. Дело в том, что от емкости зависит внутреннее сопротивление. Чем больше емкость, тем ниже сопротивление. В сборке образуется большая разница напряжения, и где-то оно может оказаться сильно выше предела, а где-то – намного ниже. При подключении зарядного устройства аккумулятор с меньшей емкостью зарядится быстрее и на нем будет избыток напряжения, что приведет к порче и потере емкости, в то время как аккумуляторы с большей емкостью так и не зарядятся до конца.

При подключении нагрузки произойдет обратная ситуация: маленький аккумулятор разрядится ниже допустимой границы (так называемый глубокий разряд), в результате потеряв часть своей емкости.

ВАЖНО! Нельзя соединять последовательно аккумуляторы разной емкости, разного типа, разной степени зарядки. Они должны быть максимально похожи, лучше – из одной партии.

На вопрос о том, можно ли параллельно соединять аккумуляторы разной емкости, ответ – да. Но осторожно. Убедитесь, что напряжение на их клеммах равно. Если оно будет сильно отличаться, это может вызвать короткое замыкание либо порчу меньшего аккумулятора. Еще стоит учитывать, что клеммы конкретного аккумулятора могут не выдержать слишком сильный ток в течение длительного времени. Смотрите технические характеристики перед сборкой.

Читайте также:  Данные аккумулятора для ноутбука

Особенности последовательного соединения АКБ

Последовательное соединение АКБ – задача не такая уж сложная. К плюсу электрической схемы подсоединяем плюс первой батареи, к минусу первой батареи подключаем плюс второй, и так далее. Минус последней подключается к минусу электросхемы. Перед тем как последовательно соединить аккумуляторы, убедитесь в том, что они одинаковы по параметрам.

Формулы (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):

Схема

Последовательное соединение АКБ

Схема последовательного соединения аккумуляторов

Емкость системы

Емкость АКБ при последовательном соединении будет равна емкости одного элемента, а напряжение элементов будет суммироваться. Например, на схеме показано, как подключить аккумуляторы последовательно. В таком случае напряжение батареи вырастет в 4 раза (12*4 = 48 В), а емкость останется равной 200 Ач.

Для чего используется

Разные устройства имеют различные диапазоны напряжений. В то же время, рабочее напряжение электроаккумуляторов варьируется от 0,5 до 48 В. Если нужен автономный источник энергии для приборов, электроприводной техники, стартеров автомобилей, для него создается повышенное рабочее напряжение. Делается это как раз с помощью последовательного соединения аккумуляторных батарей.

Самый простой пример такого соединения – карманный фанарик. Чем ниже напряжение в фонарике, тем более тускло горит лампочка. А наиболее часто такая система используется в автомобильных свинцово-кислотных АКБ. Отдельные элементы в них называются банками и объединены в общем корпусе свинцовыми шинами. В беспроводных инструментах и электровелосипедах используются литий-ионные аккумуляторы.

Особенности параллельного соединения АКБ

Как соединить два аккумулятора параллельно: плюс каждого элемента подсоединяют к плюсу последующего, а минус – к минусу.

Формулы (U – напряжение, I – ток, C – емкость, E – электрическая энергия):

Схема

схема-соединения-аккумуляторов

Схема параллельного соединения аккумуляторов

Емкость системы

Параллельное подключение аккумуляторов позволяет увеличить емкость системы, не увеличивая напряжение. Например, при параллельном соединении трех идентичных аккумуляторов со схемы выше, напряжение батареи будет равно 12 В, а емкость увеличится до 600 Ач (200 Ач * 3).

Для чего используется

Чаще всего параллельное подключение АКБ используется в источниках аварийного или бесперебойного питания. Параллельное соединение аккумуляторов позволяет увеличить мощность, поэтому применяется также в тяжелой спецтехнике и в двигателях большегрузных автомобилей. Такой тип соединения распространен и на флоте: он обеспечивает работу аварийных систем связи и жизнеобеспечения, освещения и вспомогательных дизелей.

Особенности последовательно-параллельного соединения АКБ

При таком подходе последовательное подключение аккумуляторов проводят одновременно с параллельным. Существует два возможных варианта:

  1. Сперва подготавливается требуемое напряжение путем последовательного подключения АКБ. Затем из нескольких таких сборок составляется система с необходимой электрической емкостью.
  2. Сперва соединяют аккумуляторы параллельно для увеличения емкости, затем увеличивают напряжение, соединяя сборки последовательно.

Схема

Схема соединения аккумуляторов

Схема последовательного и паралельного соединения аккумуляторов

Емкость системы

В данном случае увеличивается и емкость, и напряжение. В примере на схеме подключили сперва по два аккумулятора последовательно, получив две сборки с емкостью 200 Ач и напряжением 24 В, а затем объединили готовые сборки параллельно. Таким образом, напряжение осталось 24 В, а емкость увеличилась до 400 Ач.

Для чего используется

Чаще всего используется для питания машин с электрическим приводом. Если говорить о литиевом аккумуляторе, то из них составляют акб для портативных компьютеров. 4 последовательных элемента по 3,6 В обеспечивают напряжение 14,4 В, а два параллельных – емкость 4800 мАч.

ВАЖНО! Правильно подбирайте провода для соединения аккумуляторов. Помните, что при увеличении емкости увеличивается и ток. Лучше использовать самозатухающие или негорючие провода.

Техника безопасности

  • используйте диэлектрические перчатки;
  • не прикасайтесь к клеммам голыми руками;
  • аккумуляторы должны быть отключены от нагрузок;
  • пользуйтесь инструментами с изолированными рукоятками;
  • проверьте клеммы и соединительные контакты перед подключением;
  • не используйте аккумуляторы с разными параметрами и степенью износа;
  • будьте внимательны с полярностью;
  • используйте подходящие провода для соединения;
  • изолируйте сборку от влаги

ВНИМАНИЕ! Главное – обезопасить себя от удара током.

Ошибки коммутации и их последствия

Ошибки коммутации можно разделить на ошибки самого соединения (перепутали плюс и минус) и на неправильный выбор аккумуляторов и соединяющих проводов.

Если вы перепутаете клеммы, возможно следующее:

  • замыкание;
  • воспламенение;
  • оплавка проводов;
  • порча АКБ (падение мощности).

Помните, что при увеличении мощности потребуются соединяющие провода с подходящим сечением. Перед коммутацией понадобится тщательный расчет всех параметров. Про аккумуляторы мы уже писали выше; если вы соедините неподходящие акб, вы их испортите.

Проверка работоспособности системы

В первую очередь убедитесь, что аккумуляторы целые, без трещин, без ржавчины и следов окислов. Провода на клеммах должны быть хорошо закреплены. Если внешне все в порядке, можно проверить напряжение и силу тока.

  1. Проверка падения напряжения при подключении нагрузки.
    К системе подключается нагрузка определенной величины и измеряется падение напряжения мультиметром или вольтметром. Можно провести проверку несколько раз, делая паузы между измерениями, чтобы дать заряду восстановиться. Полученные данные нужно сравнить с параметрами используемого типа батареи с учетом величины нагрузки.
  2. Измерение напряжения без нагрузки.
    У разных типов акб свои значения напряжения разомкнутой цепи. Например у свинцово-кислотного это 12,6 В.
  3. Использование нагрузочной вилки.
    Если в течение 5-10 секунд напряжение незначительно возрастает или стабильно, то система исправна.
  4. Проверка с помощью специальных анализаторов и тестеров.
    Можно быстро замерять напряжение и определять емкость с помощью приборов-тестеров, например, Кулон, PITE, Fluke, Vencon.
  5. Полная разрядка / зарядка.
    Это, пожалуй, самый достоверный способ. С помощью специальных устройств (УКРЗ) выполняется глубокая разрядка, а затем полная зарядка с непрерывным контролем емкости. Однако этот метод очень долгий, он может занимать от 15 часов до суток и более.

СПРАВКА. Если вы работаете со свинцово-кислотными аккумуляторами, обращайте внимание на электролит: его уровень должен быть выше свинцовых пластин на несколько мм, а плотность – находиться в пределах 1,23 – 1,31 г/см3 (ее можно измерить ареометром). Изменение оттенка на бурый может происходить из-за порчи пластин.

как соединить аккумуляторы 18650

Напоследок несколько советов о том, как соединить аккумуляторы 18650:

  • лучше брать батареи фирм Panasonic, LG, Samsung или Sanyo;
  • никелевые полосы лучше, чем никелированные металлические;
  • аккумуляторы ни в коем случае нельзя перегревать, поэтому используйте точечную сварку, либо быструю пайку;
  • перед единением выравняйте напряжение на батареях с помощью зарядного устройства;
  • поставьте на сборку плату BMS.

Надеемся, мы помогли вам немного разобраться в теме, и вы сможете без проблем собрать свою систему акб, если потребуется.

Источник

Последовательное и параллельное подключение аккумуляторов

Сборка

При эксплуатации автономных источников тока часто встречаются ситуации, когда необходимо одновременно использовать несколько соединенных определенным образом элементов. Это требует наличия определенных знаний, касающихся особенностей протекания тока в цепях с несколькими источниками питания. В данной статье рассматриваются нюансы различных способов соединения аккумуляторов в сборные батареи.

Для чего соединяют аккумуляторы

Некоторые устройства с автономным электрическим питанием требуют таких значений тока и напряжения, которые трудно обеспечить имеющимися стандартными гальваническими источниками питания.

Спайка

Как правило, это потребность в более мощном отдаваемом токе, увеличенном значении напряжения или емкости. Для решения этих задач требуется создавать различные конфигурации соединений источников тока, каждая из которых имеет свои особенности.

Варианты подключения аккумуляторов

Существует три схемы соединений АКБ в сборки с нужными параметрами:

  1. Последовательное — складывается напряжение всех АКБ;
  2. Параллельное – складывается емкость;
  3. Комбинированное последовательно-параллельное – для повышения емкости и напряжения.

Все они имеют определенные особенности, которые необходимо знать для обеспечения безопасности и долговременной эксплуатации аккумуляторов и питаемых ими устройств.

Основным требованием при всех способах коммутации является исключение использования в сборке аккумуляторов, изготовленных по разным технологиям (например, нельзя соединять одновременно Li-ion и Ni-Mh).

Последовательное соединение аккумуляторов

Для обеспечения достаточного напряжения и приемлемого времени работы электроприборов часто используют аккумуляторные батареи, у которых аноды и катоды отдельных элементов (секций) последовательно соединяются между собой проводниками.

Последовательное соединение АКБ

Анод и катод крайних источников питания получившейся сборной батареи являются ее общими плюсом и минусом. У АКБ из последовательно соединенных элементов результирующее напряжение равно сумме вольтажей использующихся источников тока. Результирующая емкость полученной батареи равна той, которую имеет самый слабый из присоединенных АКБ. При эксплуатации такой сборки через каждый элемент течет одинаковый ток (как при заряде, так и при разряде).

При последовательном соединении шести аккумуляторов, каждый из которых имеет вольтаж 1,2 вольта и емкость 1200 мАч будет получена сборка на 6х1,2=7,2 v с емкостью 1200 мАч.

Если в сборке будут использоваться элементы с разной емкостью, то у тех из них, которые имеют меньшую емкость, будет более высокое внутренне сопротивление по сравнению с другими. Падение напряжения на них будет больше, что приведет к быстрому разряду самого слабого элемента в процессе работы.

Более мощные аккумуляторы сборки при этом еще будут работоспособны и сборка будет эксплуатироваться дальше. Это приведет к сильному разряду самого слабого аккумулятора, что уменьшит его ресурс и емкость.

Читайте также:  Работа с новым аккумулятором телефона

При заряде такой сборки самый слабый аккумулятор зарядиться раньше других элементов, но из-за того, что остальные еще не зарядились, через него будет продолжать течь зарядной ток, который приведет к перезаряду и перегреву. Это особенно опасно для АКБ, которые содержат соединения лития из-за их повышенной чувствительности к перезаряду и сильному разряду.

Важно! В конечном итоге, постоянно повторяющийся усиленный разряд и перезаряд слабого элемента сборки быстро приведут к его выходу из строя. Поэтому при последовательном соединении должны применяться элементы равной емкости. Этого можно достичь только при использовании источников питания, выпущенных одним и тем же производителем, желательно из одной партии.

Заряд каждого источника питания сборной батареи лучше производить по отдельности, или применять выравнивающий заряд с контролем напряжения (регулировкой тока) на каждом элементе.

Параллельное соединение аккумуляторов

В этом случае одним общим проводником соединяют все аноды, а другим – все катоды соединяемых аккумуляторов. Эта схема применяется тогда, когда необходима повышенная сила тока сборной батареи.

параллельное соединение АКБ

Общая емкость (отдаваемый ток) полученной сборки равна сумме емкостей (проходящих токов) соединенных источников питания. Ее напряжение будет равно вольтажу элемента с самой большой электродвижущей силой, и оно будет одинаково на всех источниках полученной батареи.

При параллельном соединении шести АКБ, каждый из которых имеет напряжение 1,2 вольта и емкость 1200 мАч будет получена сборка на 1,2v с емкостью 6*1200=7200 мАч.

Внимание! При параллельном соединении нескольких одинаковых источников, имеющих разное напряжение, происходит перетекание тока из источника с большим напряжением в элемент с меньшим вольтажом.

Это разрушительно сказывается на тех из них, которые имеют меньшую емкость. Из-за перетекания токов запрещается параллельно соединять одноразовые батарейки, в которых оно приводит к заряду элементов с меньшим напряжением, их перегреву, вытеканию электролита или даже взрыву.

В случае параллельного соединения источника с большим напряжением малой емкости к элементу большей емкости, но с меньшим напряжением происходит электрическое замыкание слабого АКБ через меньшее внутреннее сопротивление сильного. Из-за этого в слабом источнике протекает сильный ток, который приводит к его постепенному разрушению.

В случае высокого вольтажа на аккумуляторе большей емкости происходит форсированный заряд слабого элемента, что также сказывается на нем губительно. Исходя из этого, перед сборкой батареи рекомендуется выравнивать напряжения каждого ее элемента до одинакового значения.

Важно! Для исключения разрушающего воздействия перетекания токов при параллельном соединении аккумуляторов должны использоваться элементы питания, одинаковые по напряжению.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Если учитывать правила соединения аккумуляторов в последовательные и параллельные сборки, то можно создавать сложные комбинированные варианты с одновременным использованием обоих способов. Это позволяет увеличивать результирующую емкость и напряжение, что особенно необходимо в системах автономного энергообеспечения, электромобилях и других устройствах с большим потреблением электрического тока.

Последовательно-параллельное соединение батарей

Сборка комбинированной батареи может осуществляться двумя способами:

  1. Составляется нужное количество последовательно соединенных сборок с необходимым напряжением, а затем они объединяются в единую батарею с помощью параллельной коммутации.
  2. Создаются батареи с параллельно соединенными аккумуляторами необходимой емкости, которые затем последовательно коммутируются до набора нужного вольтажа.

Важно! Необходимо понимать, что даже при соблюдении всех правил соединения, невозможно подобрать элементы питания с абсолютно идентичными характеристиками. Это неизбежно приведет к разбалансировке значений емкостей и напряжений, что со временем будет приводить к повышенному износу более слабых аккумуляторов.

Меры предосторожности при подключении

При всех способах соединения аккумуляторов необходимо соблюдать ряд мер предосторожности:

  • соблюдать меры безопасности по эксплуатации электроустановок для исключения поражения электрическим током (главное — не создавать цепи прохождения тока через тело человека):
  • соблюдать полярность подключения;
  • не создавать коротких замыканий;
  • при сборке батарей отключать от них нагрузку;
  • подсоединение зарядного устройства к АКБ осуществлять тогда, когда оно отключено от сети;
  • работы проводить в соответствующей изолирующей одежде и обуви, без металлических предметов, которые могут упасть и замкнуть контакты;
  • не касаться руками клемм АКБ, в особенности двумя руками на разных полюсах (это очень опасно на мощных батареях с высоким напряжением);
  • использовать специальный инструмент с изолированными частями;
  • не проводить работы при плохом состоянии здоровья;
  • учитывать токи, проходящие через сборную батарею и нагрузку и использовать подходящие по сечению проводники;
  • при соединении элементов в одну батарею обеспечивать надежный и изолированный от внешних воздействий контакт;
  • обеспечивать надежную защиту сборных батарей от коротких замыканий и попадания влаги;
  • использовать аккумуляторы с одинаковыми характеристиками и степенью износа;
  • внимательно проверять собранную батарею на наличие ошибок коммутации.

замыкание аккумуляторов

К чему могут привести ошибки при соединении АКБ

Для исключения ошибок при соединении аккумуляторов желательно использовать специальные разъемы, исключающие ошибки при коммутации, например, переходники T-Plug. При неправильном подключении аккумуляторов в одной сборке могут быть допущены ошибки, которые могут привести к очень тяжелым последствиям:

  • при параллельном соединении образуется короткозамкнутый контур, в результате чего в аккумуляторах будет происходить бурная химическая реакция, которая очень быстро приведет к вытеканию электролита, деформации корпуса, возгоранию или даже взрыву;
  • при последовательном соединении с неправильной полярностью контур разомкнут, но при подключении нагрузки может появиться обратный ток через неверно подключенный элемент, что выведет его из строя;
  • при длительном коротком замыкании одного или нескольких аккумуляторов неизбежно возгорание изоляции, расплавление проводников, бурная реакция внутри АКБ, вытекание электролита, деформация корпуса, возгорание или взрыв;
  • при краткосрочном коротком замыкании контактов батарея останется работоспособной, но может произойти ухудшение состояния электродов внутри батареи, уменьшение емкости;
  • при использовании проводников, не рассчитанных на рабочие токи, они будут перегреваться, оплавится их изоляция, что может привести к короткому замыканию и вытекающим отсюда последствиям.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Источник

Особенности последовательного и параллельного подключения литиевых аккумуляторов

Особенности последовательного и параллельного подключения литиевых аккумуляторов

Статья обновлена: 2021-06-10

Для получения аккумуляторной батареи с заданными значениями емкости и напряжения аккумуляторы соединяются по определенной схеме – последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Для увеличения вольтажа сборки элементы питания соединяются последовательно, а для набора нужной емкости и суммирования силы тока ячеек – параллельно.

Количество последовательных соединений в сборке указывается числом возле буквы S (от английского слова series), а количество параллельных соединений – числом возле буквы Р (от слова parallel). Например, если АКБ собрана по схеме 12S14P, то она состоит из 12 последовательных и 14 параллельных соединений.

Особенности последовательного подключения литиевых аккумуляторов

Для последовательной сборки нужно брать элементы одного типа и равных размеров, с идентичными величинами емкости и напряжения, желательно – с совпадающими датами выпуска и номерами моделей. Если в сборке окажется «слабое звено», оно приведет к дисбалансу батареи. Но проблемный элемент питания может проявить себя не сразу.

Поэтому нужно раз в полугодие измерять напряжение на каждом элементе системы и при выявлении дисбаланса выполнять балансировку:

  1. если разброс по напряжению не превышает 0,1 В, это отлично, но в целях профилактики рекомендуется 1 раз в полугодие делать выравнивающий заряд;
  2. если разброс превышает 0,1 В, рекомендуется выполнить балансировку;
  3. если разброс превышает 0,2 В, балансировка обязательна.

Балансировка аккумуляторов

Эта процедура не допускает избыточного заряда одних элементов и недостаточной зарядки других. Такой дисбаланс приводит к преждевременному износу аккумуляторов, а балансировка не допускает этого. Для автоматического выравнивания заряда на ячейках используются специальные устройства – балансиры.

Простейший метод балансировки – провести цикл выравнивающего заряда при увеличенном зарядном напряжении на протяжении суток. Напряжение выравнивающего заряда берется около 2,4 В на ячейку вольтажом 2 В, 14,4 В – на аккумулятор 12 В, 28,8 В – на батарею 24 В и т.д. Точные значения напряжения выравнивающего заряда для конкретной батареи следует уточнить у производителя.

Альтернативный вариант балансировки (если 1 метод не помогает) – выравнивающая зарядка АКБ по отдельности с использованием зарядного устройства и сети 220 В. Если после этого разбалансировка составит более 0,1 В, необходимо повторно зарядить батарею с меньшим напряжением.

Особенности параллельного подключения Li-Ion батарей

Для параллельного соединения желательно брать аккумуляторы равной емкости и идентичной модели. И хотя требования в этом случае менее строгие, различия в характеристиках аккумуляторов провоцируют неравномерное распределение зарядных токов и снижение ресурса батареи.

При параллельном подключении Li-Ion аккумуляторов или батарей необходимо правильно подключать нагрузку «по диагонали» и использовать перемычки равной длины. Это необходимо для балансировки токов заряда-разряда каждого элемента и увеличения ресурса батареи.

Комбинированное соединение

При последовательно-параллельном соединении элементов учитываются рекомендации по обоим способам подключения. Литий-ионные аккумуляторы отлично подходят для создания батарей с любыми характеристиками, но нужно строго контролировать напряжение и силу тока каждого элемента. Для этого используются специальные платы защиты и мониторинга элементов – BMS.

Источник

Можно ли соединять параллельно li ion аккумуляторы

Можно, ли использовать элементы питания одинаковые по напряжению и типу (Li-ion) но разные по емкости, разных производителей?
Если нет, то почему? и можно ли (теоретически) исправить ситуацию специальным контроллером?
Как устроена защита от взрыва Li-Ion?

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Последний раз редактировалось GarryBig Пт май 04, 2012 10:48:01, всего редактировалось 3 раз(а).

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Благодаря облачным технологиям появилась возможность реализовать сложные проекты на базе микроконтроллера путем перераспределения вычислительной нагрузки между микроконтроллером и облаком. Простые в использовании отладочные платы, такие как AVR- и PIC-IoT WG, позволяют выполнять ресурсоемкие вычисления, передавая их в облако.

Читайте также:  Расшифровка даты производства аккумулятора tudor

Ну мы и говорим про литиевые. Т.е. идентичность полная: емкость, напряжение, внутреннее сопротивление?

А можно неодинаковость элементов питания компенсировать электроникой?

Приглашаем 23/06/2021 всех желающих принять участие в вебинаре, посвященном проектированию и разработке систем умного дома на базе компонентов STMicroelectronics. Предлагаемые ST ресурсы позволят разработчику легко построить каркас системы и быстро создать прототип своего приложения. На вебинаре также расскажем о беспроводных интерфейсах – ведь благодаря поддержке стандартов BLE и ZigBee разработчики смогут при необходимости интегрировать устройства сторонних производителей и создавать открытые системы.

_________________
In theory, theory and practice are the same. In practice, they’re not.

Спасибо за заботу, я понимаю что аккумулятор опасен, смотрел видео на ютьюбе, как взрывается литий в воде, или как взрываются пробитые аккумуляторы, но мы же находимся в «Теории». Потому прошу оставить обсуждение последствий и целесообразность данного мероприятия, их можно будет потом обсудит в «практике», а оставим только саму возможность этих последствий.

На том же Ютюбе я смотрел ролик китайской компании (сейчас уже не вспомню названия) где показывалась огромная сборка цилиндрический литиевых аккумуляторов. Прямо во время работы сборки сотрудник протыкал один из аккумуляторов, он выгорал а остальные продолжали работать, далее он вкручивал саморез в другой аккумулятор, а сборка продолжала работать. только немного понижалось напряжение.

_________________
In theory, theory and practice are the same. In practice, they’re not.

А банки были разных производителей? Вы их емкость замеряли/сверяли? Большой разброс?

Я подумал, может если разброс будет небольшой, то одна банка просто подзарядит другую, и дальше они равномерно буду отдавать заряд?

Даже при большом разбросе из-за различий во внутреннем сопротивлении банки сами распределяют между собой ток разряда. Кто мощнее, то больше и отдаёт, социальная справедливость
Сильно разные по ёмкости ( в 2-3 раза) может и не имеет смысла в параллель ставить, всё равно они особо ничего не добавят, проще подобрать другой, близкий по емкости элемент.

Только ещё раз, нюанс — перед соединением я их всех заряжал до одинакового напряжения, чтобы не было уравнивающих токов. Соединять элементы сильно заряженные и сильно разряженные чревато. Это я к тому, что где-то видел идею-фикс дозаряжать акки в мобиле простым подключением другого элемента. Так вот это — неправильно и ни к чему хорошему не приведет. Даже если они и не перегреются, всё равно из-за превышения максимальных токов заряда-разряда долго служить не будут.

_________________
In theory, theory and practice are the same. In practice, they’re not.

Так, а если теоретически:
Напряжение полностью заряженного аккумулятора 4.2 В. Не зависимо от его емкости. Полностью разряженного — 2.7. Это напряжения при которых контроллер прекращает заряжать/отключает батарею.
Для наглядности возьмем аккумуляторы 2500 и 1250 mAh.
Если больший аккумулятор заряжен на 100% а меньший разряжен полностью. Соответственно больший аккумулятор будет заряжать меньший, причем сила тока будет неконтролируемая (они же запараллелены), а учитывая что внутреннее сопротивление Li-ion аккумулятора примерно 60-120 mOm (не уверен, я путаюсь в этих единицах), для большого аккумулятора это будет короткое замыкание? т.е. перегрев и возможно взрыв?

А если они изначально заряжены на 100-90%, то соответственно один аккумулятор подзарядит другой и они будут дружно работать в паре, заряжаясь и разряжаясь кратно своему объему?

_________________
In theory, theory and practice are the same. In practice, they’re not.

Ну вот, Вы меня обрадовали. Теперь подведем итоги:
Если взять 3 новых, исправных аккумулятора на 2500 + 1250 +1250, зарядить их до одинакового напряжения, «уравновесить» напряжение соединив их параллельно, например, через ресистор (чтобы вдруг не возникло больших токов). Потом капитально соединить параллельно и к контроллеру от аккумулятора на 2500, то получим аккумулятор на 5000 mAh. Который будет заряжаться, учитывая ограничитель в контроллере, в 2 раза дольше, чем на 2500 mAh.

В данном случае остается только один вопрос — как организовать тепловую защиту реализованную в контроллере, ведь она будет работать только для одной банки.

А если запараллелить три таких аккумулятора но каждый со своим «родным» контроллером?

Вообще я, наверно, покривил душой, сказав, что источники напряжения совсем нельзя подключать параллельно. Действительно, если взять несколько достаточно близких по характеристикам (идеально одинаковых не найти никогда), одинаково заряженных источника, соединить параллельно, то должно происходить что-то следующее.

Если при разряде один из источников разрядится сильнее, то за счёт чуть пониженного напряжения и чуть увеличенного внутреннего сопротивления ток его разряда ослабнет, распределившись на другие элементы. Это приведёт к выравниванию уровня разряда. В то же время, если по какой-то причине источник разрядится слабее, то ток его разряда возрастёт, и это тоже приведёт к выравниванию уровня разряда источников.

Что-то аналогичное, возможно, будет происходить и при заряде аккумуляторов. Однако, эти процессы могут приводить к эксплуатации аккумуляторов в чрезвычайно суровых условиях, выходящих за рамки установленные в даташитах, а это приведёт, в свою очередь, к ускоренному их износу или вообще мгновенному выходу из стоя. Так что надо быть очень внимательным.

Не совсем так. Это верно, если нагрузка постоянная. Тогда напряжения на аккумуляторах выровняются (за счёт распределения токов, и установления определённых внутренних сопротивлений и напряжений). Однако если нагрузка резко изменится, то это приведёт к тому, что аккумуляторам потребуется снова перераспределить токи, чтобы выровнять свое напряжения (учитывая внутреннее сопротивление и напряжение). Во время перераспределения через какие-то элементы будут течь существенно большие токи чем ранее. Кроме то, снизится КПД (особенно при полном отключении нагрузки, когда аккумуляторы будут перезаряжать сами себя). Происходить так будет от того, что аккумуляторы всё-таки не идеально одинаковые и кривые разряда у них идут не один-в-один на всех участках.

Отсюда три вывода: во-первых подбирать как можно более одинаковые аккумуляторы (строя для каждого кривые разряда), во-вторых не брать от батареи аккумуляторов ток больший, чем может обеспечить один аккумулятор, в-третьих желательна постоянная нагрузка.

Но ведь если я использую коммуникатор со стандартным аккумулятором на 2500, то использование батареи 2500 +1250+1250 никак не может вывести условия за рамки даташитов производителей. Большой аккумулятор будет отдавать намного меньше энергии, режимы работы ведь не изменились. А маленькие будут ему помогать, тем более их 2 одинаковых и они явно, между собой, распределят нагрузку поровну.
Опять же даже если взять два по 1250, в сумме они как раз 2500, как стандартный аккумулятор. Соответственно «потянут» этот коммуникатор без проблем. А тут еще и большой им в подмогу)))

позвольте внести свою лепту (это только моя теория, просьба не материть и не ругать) — а может, соединить, но только через диоды, а дальше к контроллеру?
вот только придется заряжать элементы по отдельности, ну или попробовать сконструировать «включатель заряда», который будет выполнен на резисторах (в свою очередь предварительно отрегулированных для того, чтобы каждой емкости отдавался свой ток для полного заряда за одинаковое время).
например, есть 2500мА, и 1250мА. минусовые клеймы соединяются. от плюсов подключаются диоды, чтобы ток не смог бегать от одной емкости к другой, дальше к контроллеру. А заряд нужно будет делать через один резистор к одной емкости, т.е кол-во емкостей = кол-во резисторов, номинал подбирается для ограничения тока заряда, чтобы не было ситуации в стиле — один перезарядил, второй недозарядил (к примеру, 1250мА полностью заряжается за 2 часа при 100мА, а 2500мА заряжается за 4 часа при том же токе заряда, т.е нужно чтобы все емкости заряжались 4 часа, а чтобы маленькие не перезарядить, им нужно ограничивать ток до такого, чтобы емкость маленькая заряжалась за то же время, что и большая, т.е, если брать 1250 и 2500мА, ток заряда для 1250 должен быть в два раза меньше, чем 2500мА. )
из минусов — городить 4 диода (2 к контроллеру от плюсовых, и 2 от ЗУ к плюсовым, 2 резистора на заряд емкостей, и все же не хочется обходить базовый контроллер заряда (т.е. если так емкости соединить, заряжать их в устройстве где торчит контроллер заряда нельзя))
или городить n-канальный контроллер заряда-разряда (n=количество емкостей), и контроллер должен знать кому сколько отдавать.

З.Ы. Есть подозрение, что если так сделать, ток всеравно будет бегать, но уже по минусовой клейме (тогда нужно будет и по минусу добавлять диоды)

гуру Li-on АКБ прошу не ругать. это всеголишь предположение.

_________________
Быстро, Качественно, Недорого.
Выбрать можно только 2 варианта.

а что будет если схему доработать путем замены диодов на сборки полевиков ?
тип как в китайском мобильном аккуме — полевик на заряд и на разряд

на практике, какие грабли могут ждать на этом пути ??
нужна батарейка с напругой около 17-21В,емкость от 5АЧ(аккумы для ЮПС не предлагать))

кстати если аккумы лежат в одной коробке(банки для ноутов, стандартная коробка на 50 шт) — можно ли считать, что они идентичны ?? т.е можно в ноут засунуть ?

_________________
вместо спасибо лучше накиньте кармы,а что чакры запылились

Скажите пожалуйста как можно заряжать вот такую связку аккумуляторов (Они одного типа одной фирмы)
Изображение

Источник