Особенности соединения и зарядки литиевых аккумуляторов
Есть два варианта соединения аккумуляторов, последовательное и параллельное. При последовательном соединении суммируется напряжение на всех аккумуляторах, при подключении нагрузки с каждого аккумулятора идет ток, равный общему току в цепи, в общем сопротивление нагрузки задает ток разряда. Это вы должны помнить со школы. Теперь самое интересное, емкость. Емкость сборки при таком соединении по хорошему равна емкости аккумулятора с самой маленькой емкостью. Представим, что все аккумуляторы заряжены на 100%. Смотрите, ток разряда у нас везде одинаковый, и первым разрядится аккумулятор с самой маленькой емкостью, это как минимум логично. И как только он разрядится, дальше нагружать данную сборку будет уже нельзя. Да, остальные аккумуляторы еще заряжены. Но если мы продолжим снимать ток, то наш слабый аккумулятор начнет переразряжаться, и выйдет из строя. То есть правильно считать, что емкость последовательно соединенной сборки равна емкости самого малоемкого, либо самого разряженного аккумулятора. Отсюда делаем вывод: собирать последовательную батарею нужно во первых из одинаковых по емкости аккумуляторов, и во вторых, перед сборкой они все должны быть заряжены одинаково, проще говоря на 100%. Существует такая штука, называется бмс, бэттери мониторинг систем, она может следить за каждым аккумулятором в батарее, и как только один из них разрядится, она отключает всю батарею от нагрузки. Теперь что касается зарядки такой батареи. Заряжать ее нужно напряжением, равным сумме максимальных напряжений на всех аккумуляторах. Для литиевых это 4.2 вольта. То есть батарею из трех заряжаем напряжением 12.6 в. Смотрите что происходит, если аккумуляторы не одинаковые. Быстрее всех зарядится аккумулятор с самой маленькой емкостью. Но остальные то еще не зарядились. И наш бедный аккумулятор будет жариться и перезаряжаться, пока не зарядятся остальные. Переразряда я напомню литий тоже очень сильно не любит и портится. Чтобы этого избежать, вспоминаем предыдущий вывод. Но ещё существует такая штука, как балансировка ячеек. Специальный зарядный контроллер грубо говоря имеет доступ к каждой ячейке и персонально заряжает ее на 100% независимо от остальных. В интернете есть куча схем на стабилитронах и прочей рассыпухе, но мы здесь с вами не для этого, мы паять не любим. Для двух и трех аккумуляторов есть модуль защиты зарядки и балансировки, но я опять же собрал вас здесь сегодня не для этого.
Перейдем к параллельному соединению. Емкость такой батареи равна сумме емкостей всех аккумуляторов в нее входящих. Разрядный ток для каждой ячейки равен общему току нагрузки, деленному на число ячеек. То есть чем больше акумов в такой сборке, тем больший ток она может отдать. А вот с напряжением происходит интересная вещь. Если мы собираем аккумуляторы, имеющие разное напряжение, то есть грубо говоря заряженные до разного процента, то после соединения они начнут обмениваться энергией до тех пор, пока напряжение на всех ячейках не станет одинаковым. Делаем вывод: перед сборкой акумы опять же должны быть заряжены одинаково. Иначе при соединении пойдут большие токи, и разряженный акум будет испорчен, и скорее всего может даже загореться. В процессе разряда аккумуляторы тоже обмениваются энергией, то есть если одна из банок имеет меньшую емкость, остальные не дадут ей разрядиться быстрее их самих, то есть в параллельной сборке можно, но не очень желательно использовать аккумуляторы с разной емкостью. И то же самое касается зарядки. Можно абсолютно спокойно заряжать разные по емкости аккумуляторы в параллели. То есть балансировка не нужна, сборка будет сама себя балансировать. Делать так опять же не очень желательно, но можно.
Перейдем к делу. Допустим мы хотим использовать аккумуляторы последовательно, для увеличения напряжения. По хорошему, чтобы правильно использовать такую сборку, аккумуляторы должны быть одной емкости, желательно из одной партии на производстве, а также перед соединением они должны быть заряжены до одного напряжения. Такую идеальную сборку можно заряжать напряжением, равным сумме максимальных напряжений для лития, то бишь 4.2В. для этого подойдут готовые блоки питания, вставил в розетку и заряжаешь. Либо понижающий модуль, настроенный на нужное напряжение? Или например лабораторный блок пиатния. Но в мире нет ничего идеального, поэтому более правильно будет заряжать через бмс, которая отключит батарею если один из аккумуляторов зарядится на 100%. А еще более правильно будет использовать зарядник с балансировкой ячеек, который тоже стоит денег.
Особенности эксплуатации аккумуляторов при параллельном и последовательном соединении
Если необходимо получить напряжение блока аккумуляторов 24 Вольта, применяется последовательное соединение. Для последовательного соединения обязательно нужно использовать аккумуляторные батареи одинаковой ёмкости, одинаковой модели и желательно одной даты выпуска (с одинаковым датакодом).
При последовательном соединении необходимо раз в полгода проверять напряжение на каждой АКБ. Если напряжения равны или отличаются менее чем на 0,1 Вольта, например 12,80 и 12,86 Вольта, то это значит, что аккумуляторы сбалансированы и можно продолжать их дальнейшую эксплуатацию. Однако, даже в этом случае необходимо не реже одного раза в полгода проводить выравнивающий заряд для выравнивания напряжений на двухвольтовых банках аккумуляторов.
Со временем может произойти разбалансировка состояний заряда, т.е. появится значительная разница между напряжениями на каждой АКБ в последовательной цепи. При разбалансировке более 0,1 Вольта рекомендуется проводить балансировку, т.е. выравнивание уровня заряда. При разбалансировке более 0,2 Вольта — балансировка обязательна.
Проведение процедуры балансировки предотвратит перезаряд одного из аккумуляторов и недозаряд второго, что в итоге положительно скажется на их сроке службы.
Самый простой способ балансировки — проведение цикла выравнивающего заряда при повышенном напряжении заряда в течение 24 часов. Напряжение выравнивающего заряда для всех серий АКБ Delta составляет 2,4 Вольта на двухвольтовую банку или 14,4 Вольта для АКБ на 12 Вольт или 28,8 Вольт для АКБ на 24 Вольта. Напряжение выравнивающего заряда для других марок АКБ уточняйте у производителя.
Если выравнивающий заряд не помогает, то отбалансировать АКБ можно, например, при помощи зарядного устройства от сети 220 Вольт, проведя выравнивающий заряд обеих АКБ по отдельности. Если при повторной проверке разбалансировка снова будет более 0,1 Вольта, то нужно повторить подзаряд только АКБ с меньшим напряжением. Для автоматической балансировки существуют специальные устройства — балансиры.
Если необходимо увеличить емкость аккумуляторов 12 Вольт, применяется параллельное соединение. Для параллельного соединения рекомендуется использовать аккумуляторные батареи одинаковой ёмкости и одинаковой модели. Однако, возможно использование и разных моделей и даже разных емкостей, но при этом зарядные токи будут распределяться неравномерно, что может привести к сокращению срока службы АКБ.
При параллельном соединении важно подключать нагрузку «по диагонали», как это видно на рисунке выше. Такое подключение совместно с применением перемычек одинаковой длины позволит сбалансировать зарядные и разрядные токи каждого аккумулятора, что приведет к продлению срока службы АКБ.
Если нужно собрать батарею большой ёмкости на напряжение 24 Вольта, то применяется последовательно-параллельное соединение аккумуляторов. При этом нужно принять во внимание и рекомендации по последовательному соединению и по параллельному соединению АКБ.
- Как продлить жизнь гелевого аккумулятора?
- Всё про напряжение гелевой аккумуляторной батареи
- Другие информационные материалы по теме.
Как соединять и защищать литиевые аккумуляторы
Один литиевый аккумуляторный элемент не способен обеспечить электротележку или вилочный электропогрузчик достаточной энергией. Чтобы увеличить напряжение и емкость, группу элементов объединяют в аккумуляторную батарею. Обычно для этого используют элементы LFP по 3,2 В или NMC 3,6-3,7 В. Соединение выполняют одним из трех способов:
последовательно
параллельно
последовательно-параллельно.
Тяговые литиевые батареи 24-96 В также можно собирать из 12-вольтовых LFP аккумуляторов.
Последовательное соединение
Аккумуляторы соединяют последовательно для увеличения напряжения. В этом случае положительную клемму (+) одного элемента соединяют с отрицательной клеммой (-) соседнего. Например, для сборки достижения аккумуляторной батареи 12 В нужно последовательно соединить 4 элемента LFP по 3,2 В.
Особенности последовательного соединения:
напряжение добавляется;
ток, емкость остаются прежними;
внутреннее сопротивление увеличивается.
Если в такой связке одна ячейка выходит из строя, то общий вольтаж падает, и плата BMS может отключить батарею раньше времени, выдавая сообщение о низком заряде.
Параллельное соединение
Так аккумуляторы соединяют, чтобы увеличить емкость.
Особенности параллельного соединения:
напряжение не изменяется;
емкость увеличивается;
внутреннее сопротивление уменьшается;
время автономной работы питаемого оборудования увеличивается.
В параллельной схеме неисправная ячейка снижает общую емкость, однако меньше влияет на работоспособность в случае повышенного сопротивления или размыкания. Однако при внутреннем коротком замыкании она отбирает энергию у других ячеек и может вызвать «тепловой разгон». В больших аккумуляторных элементах производители предусматривают предохранитель, отключающий их при коротком замыкании. На изображении ниже третья ячейка вышла из строя, общая емкость снизилась, но это не повлияло на вольтаж.
Последовательно-параллельное соединение
Эта конфигурация позволяет добиться нужного напряжения и емкости при минимально возможных размерах литиевой батареи. На рисунке ниже показаны два последовательно-параллельно соединенных элемента, что позволило удвоить емкость и напряжение.
Другой пример: литиевая батарея из восьми ячеек с конфигурацией 4S2P состоит из двух параллельно соединенных блоков, каждый из которых содержит четыре последовательно соединенных ячейки.
Защита в литиевых аккумуляторах
Литий-ионным аккумуляторам нужна защита предотвращения повреждений, связанных с избыточным током, перезарядом, повышением температуры. Схемы защиты бывают встроенными или внешними.
Встроенная защита
Многие аккумуляторные элементы защищаются производителями от критического перегрева, избыточного давления. Устройство прерывания тока CID отключает цепь, когда диапазон давления, температуры или напряжения в ячейке выходит за пределы. Например, при увеличении внутреннего давления верхний диск отсоединяется от металлической фольги и ток отключается. Образовавшие газы выпускаются через вентиляционные клапаны.
Внешняя защита
Литиевые аккумуляторы защищаются управляющими платами BMS, которые следят за состоянием ячеек и посылают сигнал в схему защиты при возникновении каких-либо неисправностей. Датчики определяют зарядный, разрядный токи, напряжение, температуру. Если показания превышают допустимые пределы, то срабатывает защита.
Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog.
Как соединить 18650
Подскажите ,как соединить между собой контакты батарей 18650 ,
батареи собраны не «трубочкой» ,а кучкой — то есть 4 штуки стянуты
изолентой
Сварки нет,пайка не катит — надо чтобы готовая сборка в длину не превышала сам 18650 более чем на 3-4 мм (во как загнул).Только не спрашивайте нахрена и чем буду заряжать?:-(
Zed
Магнитиками. на них напаять соединительные пластинки\поводки.. на DX продаются =)
Ivan Stone
Команда форума
надо чтобы готовая сборка в длину не превышала сам 18650 более чем на 3-4 мм
ну и чем не устраивает пайка? можно паять проволочным чулком, его еще используют для удаления припоя, он как раз плоский
Garret1977
Знакомые «ноутбучники» не советуют паять ,вроде от перегрева может произойти что то нехорошее:-X
Магниты видел и даже заказал на DX ,а вот поводки. не совсем понимаю ,можно ссылочку на DX.
Ivan Stone
Команда форума
Так не надо перегревать, быстро облудил, быстро припаял и охладил побыстрее, тем более что с одной стороны у тебя плата зациты.
MrZIMM
Сделать 2 маленькие платки с прижимными пружинками небольшими
odaair
Если они у тебя с защитой паяй и не ссы.
Там где минус, стоит плата, на сама паяная, и от еще одного прогрева с ней ничего не случится.
А плюсовой контакт имеет такую конструктивную особенность, что у него плохой тепловой контакт с телом батареи.
Так что хороший современный флюс, паяльник 100-150 Вт и вперед быстрыми четкими движениями.
Можешь для начала потренироваться на севших батарейках.
Кстати, если уж совсем перестраховываться, плюс можно напаять на на ленту, которая идет под термоусадочной изоляцией от платы защиты к плюсу.
Azbuka
Да и паять надо висмутовыми сплавами (если что, продаются, не вопрос, пакетик с гранулами рублей 30-50 наверное), t плавления у них что-то ок. 100 градусов.
Stan
а токопроводящий клей? Приклеить им пластинки металлические и вуаля)
angel
Их соединяют точечной сваркой.
Здесь ребята сами собирали сварочный аппарат.
А если разово — можно заказать сборку у профи.
Крыс
Токопроводящий клей имеет нехилое сопротивление(чето около пары ом на см) и для больших токов не подходит совсем.
Если не хочешь паять и варить(а это еще проще) поищи для них батарейные отсеки.