Последовательное соединение батареек: Последовательное и параллельное соединение аккумуляторных батарей

Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов

Аккумулятор и аккумуляторная батарея

Аккумулятор — химический источник тока многоразового действия.

Термин «аккумулятор» используется для обозначения отдельного элемента: аккумулятор, аккумуляторная банка, аккумуляторная ячейка. Часто в разговорной речи, так называют и аккумуляторную батарею.

Для получения аккумуляторной батареи, аккумуляторы (отдельные элементы) соединяют параллельно (для увеличения силы тока и ёмкости, p=parallel)  и последовательно (для увеличения напряжения, s=series).

Литиевая аккумуляторная батарея с номиналом напряжения 24В имеет 7 последовательно соединенных элементов (7s = 24В = 3,6В*7), 36В — 10 элементов, 48В — 13 элементов, 52В — 14 элементов и т.д. Если мы используем элементы емкостью 3000мАч, то емкость 1p будет равна 3Ач, 2p = 6Ач, 3p = 9Ач, 4p = 12Ач и т. д. Тогда общее обозначение сборки будет 10s4p, и говорит нам, что батарея имеет номинал 36В и емкость 12Ач.

Параллельное соединение аккумуляторов

При параллельном соединении, напряжение всей сборки будет равно напряжению каждого элемента. А ёмкость увеличится, и будет равна сумме ёмкостей всех элементов. Также увеличится максимальный ток, который способна отдавать такая «параллельная» батарея.

Если добавить в такую сборку менее заряженный элемент, остальные элементы начнут его заряжать, пока напряжение у всех элементов не сравнятся (при большой разнице напряжений, это может быть опасно, как для отдающей, так и для принимающей стороны). Поэтому в такое соединение можно собирать только аккумуляторы одного типа, ведь номинальное напряжение литиевого элемента равно 3,6-3,75В, свинцового элемента — 2В, а у lifepo4 — 3,0-3,3В. В идеале все соединяемые элементы должны иметь одинаковую емкость и напряжение и желательно быть из одной партии.

Один неисправный элемент, ушедший в глубокий саморазряд в такой сборке, утянет за собой на дно всех своих параллельных товарищей. Чем больше ёмкость сборки, тем целесообразнее применять в них более ёмкие элементы — вероятность наличия «паршивой овцы» снижается, также падает вероятность плохого соединения элементов, за счет снижения количества таких соединений. Именно поэтому сейчас набирают популярность увеличенные по сравнению с 18650 элементы формата 21700, обладающие оптимальным соотношением ёмкости к объему, и сочетающие повышенное удобство сборки с сохранением широких возможностей компоновки. Еще более ёмкие сборки желательно делать уже из призматических элементов большой ёмкости.

Хоть и желательно иметь в параллельной сборке аккумуляторы одинаковой емкости, но жизнь вносит свои коррективы и можно нарушить это правило. Именно благодаря такой необязательности, можно делать сборки из неоднородных по ёмкости элементов, например из б/у элементов ноутбуков. Главное, чтобы суммарные ёмкости запараллелленых элементов в каждой секции были максимально близки друг к другу (проще говоря «короткие» ряды должны иметь одинаковую суммарную ёмкость).

Последовательное соединение аккумуляторов

При последовательном соединении аккумуляторов, их напряжение складывается.

Ёмкость же такой последовательной сборки, будет определяться ёмкостью наименее ёмкого элемента.

Это объясняется тем, что когда «слабак» отдаст всю свою энергию, его напряжение упадет ниже критического (2,5-2,7В) и будет продолжать падать, что убьёт его. Чтобы этого не происходило, последовательные сборки оснащают BMS-платами (Battery Management System), которая отключит всю батарею при достижении одним из элементов напряжения около 2,8В. В остальных элементах еще останется запас энергии, но он будет не востребован.

Если мы представим вместо каждого элемента в последовательной сборке, группу элементов соединенных параллельно, то поймем природу озвученного выше правила компоновки элементов — суммарные ёмкости запараллелленых элементов в каждой секции, должны быть максимально близки друг к другу.

Чтобы правильно скомпоновать б/у элементы в сборку, удобно применить Exel или воспользоваться одним из калькуляторов аккумуляторных сборок.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ И ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СБОРКА АКБ

Одна батарейка или аккумулятор часто не могут удовлетворить потребности устройства в энергии, как с точки зрения напряжения, так и тока. Чтобы решить эту проблему, несколько ячеек (банок) подключаются параллельно или последовательно. Но такая конструкция требует специальных мер для защиты схемы от повреждений и для поддержания рабочих параметров.

Последовательное подключение позволяет увеличить напряжение источника питания – его величина складывается из напряжений отдельных ячеек. Параллельное соединение позволяет достичь большей емкости (то есть тока), которая складывается из мощностей отдельных элементов сборки.

Также возможно комбинировать последовательные и параллельные соединения в одном пакете – такие решения используются например в аккумуляторах ноутбука. Обычно они имеют четыре литий-ионных элемента, соединенных последовательно для достижения номинального напряжения питания 14,4 В (учетверенное 3,6 В, то есть напряжение одного элемента), и каждый из них состоит из двух элементов, соединенных параллельно, что увеличивает емкость аккумулятора от 2400 мАч (номинал одной ячейки) до 4800 мАч. Эту конфигурацию часто называют 4s2p, что означает 4 ячейки, соединенные последовательно и 2 соединенные параллельно. Значит всего такой пакет состоит из 8 ячеек (банок).

Большинство типов батарей допускают как последовательное, так и параллельное соединение. Важно только соединять батареи одного типа и с одинаковыми рабочими параметрами. Большое несоответствие параметров отдельных ячеек может привести к разбалансировке, а значит к значительному ухудшению рабочих параметров сборки. Это особенно важно в случае последовательного соединения, когда отказ одного элемента препятствует дальнейшей работе всего пакета.

Также негативно сказывается на работе работающий элемент с худшими параметрами. Скорее всего он разряжается намного быстрее чем остальные, а также будет более подвержен старению. В процессе зарядки он будет заряжаться быстрее чем другие элементы, поэтому он будет дольше оставаться заряженным. При подключении большего количества ячеек рекомендуется использовать схемы балансировки, позволяющие снизить негативные последствия несовпадения подключенных аккумуляторов.

Одиночная ячейка

Самый простой способ использовать батарею – использовать только одну ячейку. Это решение не требует никаких настроек, а также позволяет максимально упростить схему защиты.

Типичные примеры использования можно найти в мобильных телефонах и планшетах, часто с питанием от одного литий-ионного элемента 3,6 В. Другие распространенные варианты это часы, игрушки и все типы небольшой бытовой электроники.

Номинальное напряжение никель-кадмиевого элемента составляет примерно 1,2 В, щелочной батареи 1,5 В, батареи Si-Ox – 1,6 В, а свинцово-кислотной – 2,0 В. Конструкции в которых используется литий, имеют диапазон напряжений от примерно 3,0 до 3,9 В (3,6 В для литий-ионных аккумуляторов, 3,7 В для Li-Po аккумуляторов и 2,4 В для LTO – литиево-титановых).

Последовательное соединение

Устройства с более высокими напряжениями питания требуют использования последовательного соединения двух или более ячеек. На рисунке показан пример последовательного соединения четырех литий-ионных батарей 3,6 В, в результате чего получается источник питания на общее напряжение 14,4 В.

Если необходимо подать в схему напряжение с необычным значением, например 9,5 В, можно использовать сборку с одним из стандартных уровней напряжения при условии, что оно выше требуемого значения напряжения питания. Примерное устройство, для которого требуется напряжение 9,5 В, можно легко запитать от набора из трех последовательно соединенных литий-ионных батарей с номинальным напряжением 10,8 В. Большинство электрических устройств могут легко работать с немного более высоким напряжением, но допустимое максимальное значение конечно не должно быть превышено, обычно оно указывается в спецификации.

Аккумуляторы с высоким напряжением требуют тщательной балансировки отдельных ячеек, особенно если они предназначены для работы с высокими нагрузками или при низких температурах. В наборах состоящих из многих ячеек, вероятность повредить одну из них очень высока. Чтобы защитить систему от повреждения, обычно используются полупроводниковые переключатели для отключения поврежденного элемента от цепи.

Замена поврежденного элемента также является сложной задачей – новый элемент обычно будет иметь гораздо лучшие рабочие параметры, чем другие, уже в некоторой степени деградировавшие в результате процессов старения. По этой причине комплекты ячеек часто представляют собой один общий модуль, который можно заменить только целиком.

В дорогих и сложных системах, таких как электромобили или электромотоциклы, основная батарея часто делится на более мелкие модули, состоящие из нескольких ячеек и полностью заменяемые. Также увеличивается дисбаланс, но чаще всего эта проблема нейтрализуется соответствующими схемами балансировки. На рисунке выше показан пример схемы, в которой одна из ячеек имеет значительно более низкое номинальное напряжение – например из-за преждевременного старения.

Методы балансировки ячеек

Балансировка пакета ячеек заключается в выравнивании их уровня заряда, для чего используется специально разработанная для этого схема (балансир BMS). Среди методов балансировки можно выделить активный и пассивный.

• Пассивный метод основан на использовании резисторов, снимающих избыточный заряд с ячеек со слишком высоким уровнем заряда по сравнению с другими элементами. В самой продвинутой версии каждая из ячеек подключена к резистору с ключом с цифровым управлением. Схема управления, такая как микроконтроллер или FPGA, проверяет напряжение на выводах каждой ячейки и, если обнаруживает слишком высокое значение, открывает ключ, высвобождая заряд до тех пор пока уровень заряда не выровняется. Недостатком этого метода является высокая сложность и низкий КПД – избыточная энергия накопленная в элементах просто теряется в виде тепла, выделяемого на резисторе.
• При активном способе избыточный заряд переносится на другие, менее заряженные элементы. Обычно это делается за счет использования транзисторных ключей и соответствующего соединения отдельных ячеек друг с другом. Это решение значительно снижает потери энергии, тем самым продлевая срок службы всей сборки АКБ.

Параллельное соединение батарей

Если необходимо получить бОльшую емкость (ток), чем обеспечивает одна ячейка, можно подключить несколько ячеек параллельно. Большинство АКБ хорошо переносят это, проявляя незначительные побочные эффекты или не проявляя их вообще. На рисунке показан пример четырех соединенных таким образом элементов. Номинальное напряжение остается таким же, как напряжение отдельной ячейки (3,6 В), но общая емкость увеличивается в 4 раза.

При таком решении наиболее опасная ситуация – короткое замыкание одной из ячеек. Это создает очень высокий ток разряда и быстро вытягивает заряд со всех других, что несет в себе высокий риск возгорания. Часто используемой защитой от подобных ситуаций является то, что в конструкцию корпуса встроен набор предохранителей, изолирующих поврежденный элемент.

В отличие от последовательного подключения, при параллельном выход из строя одной из ячеек при ее фактическом замыкании не приводит к полному повреждению сборки, а только снижает ее емкость. На рисунке показана ситуация частичного повреждения одной из ячеек, что приводит к соответствующему уменьшению емкости всего пакета.

Последовательно-параллельное соединение

Во многих случаях чтобы получить требуемые параметры источника питания, необходимо выполнить последовательно-параллельное соединение, которое позволяет достичь как более высокого напряжения, так и большей емкости, чем у отдельной ячейки. Пример такого решения показан на рисунке.

Литий-ионные элементы хорошо подходят для последовательного и параллельного подключения, но требуют тщательного контроля рабочих параметров аккумулятора и использования соответствующих схем защиты. На рынке можно найти готовые модули для управления работой до десятка взаимосвязанных ячеек. В случае сборки большего размера необходимо разработать собственную схему, так как во многих современных устройствах, таких как электромобили, источник питания может состоять даже из 1000 взаимосвязанных ячеек.

Маркировка аккумуляторных блоков

В соответствии со стандартами принятыми производителями источников питания, конструкция аккумуляторной батареи описывается двумя числами, обозначающими количество ячеек, соединенных последовательно и параллельно. Примером может служить выражение 4s2p – оно означает, что пакет состоит всего из 8 ячеек, то есть 4 пары соединенных последовательно.

Схемы безопасности для АКБ

Неотъемлемой частью аккумуляторной батареи является схема защиты, способная отключать цепь при обнаружении слишком высокой температуры или слишком большого тока в цепи. Активация мер безопасности защищает устройство от повреждений, а его пользователей – от опасности возгорания.

Одним из основных элементов безопасности является термистор. Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) вставлен в цепь последовательно. По мере увеличения силы тока температура термистора увеличивается, как и его сопротивление. Увеличение сопротивления снижает ток, что защищает источник питания от перегрузки. Это один из самых простых, дешевых и наиболее часто используемых методов защиты литий-ионных аккумуляторов. Некоторые литий-ионные элементы уже имеют встроенный производителем такой тип защиты.

Еще один популярный способ отключения источника питания от нагрузки – использование полевых МОП-транзисторов. Такая схема контролирует рабочие параметры источника питания (напряжение элемента, ток, температура) и в случае обнаружения какой-либо неисправности выдает сигнал, который закрывает транзисторы MOSFET блокируя ячейку.

Выводы

Неотъемлемой частью каждого мобильного устройства является источник питания, обычно аккумулятор. И один элемент не всегда может удовлетворить потребности схемы в энергии, поэтому часто бывает необходимо объединить несколько батареек в одну. Подключение ячеек позволяет увеличить общую емкость и номинальное напряжение. Но в случае их большого количества надо использовать схемы балансировки и защиты, также стоит позаботиться о согласовании соединяемых элементов – они должны быть одного типа, с наиболее идентичными параметрами. В продаже есть готовые модули управляющие работой пакетов, рекомендованные для конкретных типов ячеек, так что собрать батарею можно под любые нужды.

Как соединить аккумуляторы последовательно или параллельно?

Что такое банк батарей? Нет, это не какое-то финансовое заведение. Блок аккумуляторов — это результат объединения двух или более аккумуляторов для одного приложения. Что это дает? Ну, подключив аккумуляторы, можно увеличить напряжение, силу тока или и то, и другое. И, наконец, иллюстрированное описание того, что означает последовательное или параллельное соединение батарей.

Нам часто задают вопрос: «Как мне подключить аккумулятор, если я хочу удвоить емкость, но не напряжение?» или подобные вопросы. Это может сбивать с толку, если вы никогда этого не делали, но, надеюсь, это сделает его проще. Обязательно прочитайте важные примечания внизу, чтобы защитить себя от повреждения любого оборудования!

Первое, что вам нужно знать, это то, что есть два основных способа успешного соединения двух или более батарей: первый — последовательное, а второй называется параллельным. Начнем с последовательного метода. При последовательном соединении добавляется напряжение двух аккумуляторов, но сохраняется тот же номинальный ток (также известный как ампер-часы). При последовательном соединении аккумуляторов вы удваиваете напряжение, сохраняя при этом ту же номинальную емкость (ампер-часы). Просто используйте перемычку между минусом первого аккумулятора и плюсом второго аккумулятора. Отсоедините отрицательный провод от открытого разъема первой батареи, а положительный от открытого разъема второй батареи.

Например, эти две 6-вольтовые батареи, соединенные последовательно, теперь производят 12 вольт, но их общая емкость по-прежнему составляет 10 ампер.

Для последовательного соединения батарей используйте перемычку, чтобы соединить отрицательную клемму первой батареи с положительной клеммой второй батареи. Используйте другой набор кабелей для подключения открытых положительных и отрицательных клемм к вашему приложению.

Примечание. Никогда не перекрещивайте оставшиеся разомкнутые положительные и разомкнутые отрицательные клеммы друг с другом, так как это приведет к короткому замыканию батарей и повреждению или травме.

Убедитесь, что подключаемые аккумуляторы имеют одинаковое напряжение и емкость. В противном случае у вас могут возникнуть проблемы с зарядкой и сокращение срока службы батареи.

Другой тип соединения — параллельное. Параллельные соединения увеличат ваш номинальный ток, но напряжение останется прежним. На «параллельной» диаграмме мы вернулись к 6 вольтам, но ампер увеличился до 20 Ач. Важно отметить, что, поскольку сила тока батарей увеличилась, вам может понадобиться более прочный кабель, чтобы предотвратить перегорание кабелей.

При параллельном подключении вы удваиваете емкость (ампер-часы) батареи, сохраняя при этом напряжение одной из отдельных батарей. Это будет использоваться в таких приложениях, как аккумуляторы для ноутбуков, некоторые скутеры, некоторые резервные копии ИБП и т. д. Используйте перемычку между плюсами обеих батарей и другую перемычку между минусами обеих батарей. Подключите положительный и отрицательный провода к одной и той же батарее, чтобы запустить приложение.

Для параллельного соединения батарей используйте перемычку для соединения обеих положительных клемм и другую перемычку для соединения отрицательных клемм обеих батарей друг с другом. Отрицательное к отрицательному и положительное к положительному. Вы МОЖЕТЕ подключить нагрузку к ОДНОЙ из батарей, и она будет разряжать обе батареи одинаково. Тем не менее, предпочтительный метод обеспечения выравнивания заряда батарей заключается в подключении к положительному выводу на одном конце аккумуляторного блока и к отрицательному на другом конце.

Важные примечания:  При соединении батарей в упаковке необходимо помнить о некоторых важных вещах – – Узнайте требования вашего приложения. Например: не удваивайте мощность вашего автомобиля Power Wheels, если вы не должны этого делать… вы можете сжечь двигатель. Следуйте рекомендациям для вашего приложения. – Не используйте два разных химических вещества при соединении упаковки. Обычно напряжения будут другими, но, что более важно, скорость заряда будет другой, и емкости могут быть разными, что приведет к сокращению срока службы. – Старайтесь максимально соответствовать возможностям. При соединении аккумуляторов в блок следует стараться максимально совпадать по ёмкости, чтобы один аккумулятор не разряжался быстрее, чем другой. Аккумулятор работает при комбинированном напряжении, поэтому ваша единственная ячейка, которая разряжается быстрее, скорее всего, разряжается глубже, чем она может восстановиться.

Аккумуляторы уравновешены, чтобы соединиться с положительным на одном конце блока батарей, и отрицательным на другом конце пакета. Также возможно соединить батареи в так называемой последовательной/параллельной конфигурации. Это может показаться запутанным, но мы поясню ниже. Таким образом, вы можете увеличить выходное напряжение и рейтинг в амперах/часах. Чтобы сделать это успешно, вам нужно как минимум 4 батареи.

Если у вас уже есть два комплекта батарей, соединенных параллельно, вы можете соединить их вместе, чтобы сформировать серию. На приведенной выше диаграмме у нас есть батарея, вырабатывающая 12 вольт и имеющая 20 ампер-часов.

Не теряйся сейчас. Помните, электричество течет через параллельное соединение точно так же, как и в одиночной батарее. Это не может сказать разницу. Таким образом, вы можете соединить два параллельных соединения последовательно, как две батареи. Требуется только один кабель; мост между положительной клеммой одного параллельного банка и отрицательной клеммой другого параллельного банка.

Ничего страшного, если к терминалу подключено более одного кабеля. Необходимо успешно построить такие аккумуляторные батареи.

Теоретически вы можете соединить сколько угодно батарей вместе. Но когда вы начинаете конструировать запутанный беспорядок из аккумуляторов и кабелей, это может сильно запутать, а путаница может быть опасной. Помните о требованиях к вашему приложению и придерживайтесь их. Также используйте аккумуляторы с такими же возможностями. По возможности избегайте смешивания и сопоставления размеров батарей.

Выберите более мощную батарею

Краткий словарь

Ампер-час — это единица измерения электрической емкости аккумулятора. Стандартный рейтинг – это рейтинг усилителя, взятый в течение 20 часов.

Напряжение представляет собой давление электричества. Некоторые приложения требуют большего «давления», то есть более высокого напряжения.

Статьи, которые могут вам понравиться

• Использование инвертора для аварийного резервного питания дома. Каковы преимущества и недостатки солнечной энергии
• Варианты блоков батарей и подключение Солнечные батареи от 6 В до 12 В против 24 В
• Процедура тестирования емкости батареи Prostar VRLA

Соединение аккумуляторов и зарядных устройств последовательно и параллельно

Важно обсудить эту тему, потому что, когда более одной батареи соединены вместе, полученный аккумуляторный блок будет иметь либо другое напряжение, либо другую емкость в ампер-часах (или и то, и другое) по сравнению с одной батареей.

Давайте начнем с рисунка 1 с простой блочной модели, показывающей положительные и отрицательные клеммы для представления физической батареи. Мы будем использовать это для связи с физическими соединениями между батареями, которые вы использовали бы для создания аккумуляторной батареи.

Рис. 1: Физическая модель и условное обозначение одиночной батареи

Рис. 2: Батареи , соединенные последовательно

На рис. 2 показаны две 12-вольтовые батареи, соединенные последовательно. Важные моменты, которые следует учитывать при последовательном соединении: 1) Напряжение аккумуляторной батареи суммируется, чтобы определить напряжение аккумуляторной батареи. В этом примере результирующее напряжение батареи составляет 24 вольта. 2) Емкость аккумуляторной батареи такая же, как и у отдельной батареи. При этом предполагается, что емкости отдельных аккумуляторов одинаковы. На самом деле, это обязательно. Не смешивайте и не подбирайте батареи разных размеров в одном батарейном блоке.

Рисунок 3: Батареи , подключенные параллельно

На рисунке 3 показаны две 12-вольтовые батареи, подключенные параллельно. Важные моменты, которые следует учитывать при параллельном подключении: 1) Напряжение аккумуляторной батареи такое же, как и напряжение отдельной батареи. Это предполагает, что напряжение отдельных аккумуляторов одинаково. На самом деле, это абсолютная необходимость. Не смешивайте и не подбирайте аккумуляторы с разным напряжением в одном и том же аккумуляторном блоке. В этом примере напряжение аккумуляторной батареи составляет 12 вольт, что точно такое же, как и у каждой отдельной 12-вольтовой батареи. 2) Емкость аккумуляторной батареи равна сумме емкостей отдельных батарей. Опять же, убедитесь, что все батареи имеют одинаковый размер, то есть имеют одинаковую емкость в ампер-часах.

Существует множество способов одновременного соединения группы батарей как последовательно, так и параллельно. Это обычная практика для многих устройств с батарейным питанием, особенно в электромобилях и больших системах ИБП, где аккумуляторные блоки требуют больших напряжений и емкости в ампер-часах. Нередки аккумуляторные батареи с несколькими сотнями вольт и несколькими сотнями ампер-часов.

Просто чтобы получить представление о том, как можно выполнить эти соединения, мы рассмотрим два примера с 4 батареями в каждой, использующими батареи 12 В, 20 Ач. В каждом из примеров 4 батареи обозначены как A, B, C и D. Пример 1, показанный на рисунке 4, имеет 2 пары последовательно соединенных батарей, соединенных в одно параллельное соединение. В этом типе расположения мы называем каждую пару последовательно соединенных батарей «цепочкой». Батареи А и С соединены последовательно. Батареи B и D включены последовательно. Цепочка A и C параллельна цепочке B и D. Обратите внимание, что общее напряжение аккумуляторной батареи составляет 24 вольта, а общая емкость аккумуляторной батареи составляет 40 ампер-часов.

Рис. 4: Батареи , соединенные последовательно/параллельно: пример 1

Пример 2, показанный на рис. 5, имеет 2 пары параллельно соединенных батарей, соединенных в одно последовательное соединение. Батареи А и В включены параллельно. Батареи C и D включены параллельно. Параллельное соединение A и B последовательно с параллельным соединением C и D. Опять же, общее напряжение аккумуляторной батареи составляет 24 вольта, а общая емкость аккумуляторной батареи составляет 40 ампер-часов.

Рисунок 5: Аккумуляторы , соединенные последовательно/параллельно: Пример 2

Примечание. На следующих схемах показаны некоторые способы подключения зарядных устройств Deltran к различным аккумуляторам, соединенным последовательно и параллельно.

Положительный к положительному, отрицательный к отрицательному, напряжения одинаковые

Рис. 6: Одна батарея, одно зарядное устройство

На рис. 6 показано самое простое соединение между зарядным устройством и одной батареей. Положительный выход зарядного устройства (красный) подключается к положительному выводу аккумулятора. Отрицательный выход зарядного устройства (черный) подключается к отрицательному выводу аккумуляторной батареи. Всегда помните: 1) плюс соединяется с плюсом, а минус соединяется с минусом 2) зарядное устройство и аккумулятор должны иметь одинаковое напряжение.

Рис. 7: Две последовательно соединенные батареи, два зарядных устройства

На рис. 7 показаны две последовательно соединенные 12-вольтовые батареи. Результирующее напряжение аккумуляторной батареи составляет 24 вольта. Как видите, каждая батарея подключена к одному 12-вольтовому зарядному устройству. Это, вероятно, лучший способ обеспечить полную зарядку каждой батареи до полной емкости после каждой разрядки аккумуляторной батареи. Это устраняет большинство проблем, связанных с последовательно включенными батареями.

Рисунок 8: Два последовательно соединенных аккумулятора, одно зарядное устройство

Рисунок 9:

Два параллельно подключенных аккумулятора, одно зарядное устройство номинальное выходное напряжение зарядки как номинальное напряжение аккумуляторной батареи. На рис. 8 одно зарядное устройство на 24 В подключено к аккумуляторной батарее на 24 В.

На рисунке 9 мы видим пару 12-вольтовых аккумуляторов, соединенных параллельно. Этот 12-вольтовый аккумулятор подключается к одному 12-вольтовому зарядному устройству. Обратите внимание на синий провод, обозначенный W1. Назначение этого провода — равномерно сбалансировать падение напряжения на обеих батареях и на каждом проводе во время зарядки. Это не критично для зарядных устройств с меньшим током, но когда вы начинаете попадать в диапазон 10 ампер и выше, разница в напряжении может быть значительной. Синий провод W1 должен быть подсоединен к противоположному концу аккумуляторной батареи по сравнению с черным проводом в верхней части аккумуляторной батареи.

Рисунок 11: Четыре батареи в последовательном/параллельном соединении (пример 1), одно зарядное устройство

Схема, показанная на рисунке 11, представляет собой приемлемый способ зарядки комбинированного последовательного/параллельного блока батарей. Этот метод определенно лучше схемы, показанной на рис. 10, потому что дисбаланс напряжений отдельных батарей не так важен. Есть некоторые сложные детали алгоритмов зарядки, которые специально оптимизированы для учета и устранения дисбаланса напряжения отдельных батарей в больших последовательностях. Даже без этих специальных функций зарядки одно 24-вольтовое зарядное устройство в этом устройстве работает лучше, чем два 12-вольтовых зарядных устройства. Опять же, синий провод, обозначенный W1, выполняет ту же функцию дисбаланса падения напряжения заряда, что и на рисунке 9..

На рис. 12 снова показаны два 12-вольтовых зарядных устройства, подключенных к последовательно/параллельно аккумуляторной батарее. Но этот аккумулятор настроен так же, как пример 2 в предыдущем разделе. У вас есть два комплекта из двух батарей, соединенных параллельно. Затем эти два параллельно соединенных набора батарей соединяются последовательно одним проводным соединением. В этом случае вполне допустимо использовать одно зарядное устройство для каждого из параллельно соединенных комплектов аккумуляторов, не беспокоясь о дисбалансе напряжений, обсуждаемом в отношении примера 1. Напомним, что пример 1, показанный на рис. 4, имел два комплекта из двух аккумуляторов. , сначала соединены последовательно, затем каждая серия соединена параллельно 2 проводными соединениями.

Для тех любителей математики, которые увлекаются топологией, n-мерными пространствами и т. д., можно учесть тот факт, что в примере 2 есть еще один кусок провода, соединяющий батареи (всего 5 отрезков провода), по сравнению с 4 отрезками. провода в примере 1. Это одно дополнительное соединение позволяет эффективно использовать два 12-вольтовых зарядных устройства вместо одного 24-вольтового зарядного устройства. В некоторых более крупных системах такие соображения могут повлиять как на экономичность, так и на надежность системы.

Рисунок 12: Четыре батареи последовательно/параллельно (пример 2), два зарядных устройства зарядное устройство на 24 вольта. Из-за различий между физическими электрическими соединениями в аккумуляторных батареях при сравнении примеров 1 и 2 в одном случае допустимо использовать либо две 12-вольтовые батареи, либо одну 24-вольтовую батарею. В другом случае это неприемлемо.

Если у вас возникнут какие-либо сомнения относительно электрических соединений между батареями и зарядным оборудованием, обратитесь к производителю батареи и/или зарядному устройству и убедитесь, что вы правильно выполняете соединения. Эта информация потенциально может сэкономить много денег и разочарований.

Рисунок 13: Четыре батареи последовательно/параллельно (пример 2), одно зарядное устройство

Еще одно замечание по поводу дисбаланса напряжения при подаче зарядного тока. На рис. 13 показаны два выделенных провода: синий, обозначенный W1, и зеленый, обозначенный W2. Интересно, что если соединение с положительной клеммы батареи D переместить на положительную клемму батареи C, не изменяя соединение с отрицательной клеммой батареи A, то будет существовать дисбаланс напряжения. Проведите мысленный эксперимент. Возьмите карандаш и проследите путь зарядного тока от выхода, положительной клеммы зарядного устройства на 24 вольта, через провода и аккумуляторы, через W1 и обратно к выходу, отрицательной клемме зарядного устройства на 24 вольта.