Co se stane, když zapojíte dvě baterie paralelně?

Pro získání autonomního zdroje dostatečně vysokého výkonu jsou baterie kombinovány do baterií. V každém elektrickém obvodu dochází ke ztrátám v důsledku zahřívání vodičů. Proto je výhodnější přenášet výkon při vysokém napětí, aby se snížily proudové a ohmické ztráty. Výkon nebo poměr energie k hmotnosti baterie se vypočítá jako součin její kapacity a napětí.

Výkonné autonomní zdroje energie jsou baterie 48, 60, 72 V nebo jiného napětí, skládající se z článků zapojených do série. To je výhodnější než sestavování paralelního obvodu na 12 V, protože s rostoucím napětím se zvyšuje účinnost zařízení pro ukládání energie. Baterie jsou zapojeny paralelně, když je potřeba vysoký proudový výstup. Při paralelním spínání se kapacita článku sečte a na něm závisí přípustné vybíjecí a nabíjecí proudy.

Proč zapojovat články do série?

Baterie jsou zapojeny do série, aby se sčítal jejich napětí. To vám umožní získat baterie libovolného napětí: 12, 18, 24, 36, 48, 60, 72 V atd. Například jmenovité napětí většiny Li-ion článků je 3,6 nebo 3,7 V. Při sériovém zapojení dvou baterií dostaneme celkové napětí 7,2 nebo 7,4 V a při sestavení baterie o 10 článcích (obvod 10S) – 36 nebo 37 voltů. Baterie subtypu LiFePO4 mají jmenovité napětí 3,2 V. Podle toho, když jsou sestaveny do série podle obvodu 15S, získáme baterii 48 V.

Pro baterie subtypu LTO je jmenovité napětí 2,3 V, pro Li-Pol – 3,7 V, pro Ni-Cd a Ni-MH – 1,2 V. Baterii požadovaného napětí lze sestavit z libovolných prvků, ale každá sestava musí obsahovat články, které jsou ve všech ohledech shodné. Pokud při sčítání hodnot není možné získat specifikované napětí baterie, je vhodné zaokrouhlit vypočítaný počet baterií směrem nahoru, abyste získali dodatečnou rezervu výkonu.

Princip sériového zapojení

Při tomto způsobu přepínání jsou baterie zapojeny do série do jednoho řetězce. Plus první „banky“ je spojen s mínusem druhé baterie, plus druhé s mínusem třetí atd. Výsledkem je řetězec se 2 volnými póly: záporný pól první „banky“ a kladný pól poslední baterie. Tyto volné kontakty slouží k připojení baterie k externímu obvodu.

Při zapojení několika článků do série v baterii získáme:

• napětí rovné součtu napětí všech prvků;
• kapacita rovna kapacitě jedné „plechovky“ (kapacity všech článků musí být stejné, jinak bude mít baterie vlastnosti nejslabšího článku);
• vnitřní odpor – součet všech článků;
• Úroveň proudového výstupu je stejná jako u jednotlivých prvků v baterii.

Způsob zapojení baterií do série umožňuje zvýšit napětí baterie na libovolnou hodnotu, ale kapacita a vybíjecí proud baterie zůstanou nezměněny. Budou se rovnat odpovídajícím charakteristikám jednoho prvku. Pro normální provoz baterie je důležité, aby se kapacity všech „plechovek“ co nejvíce shodovaly.

Co se děje v sériovém obvodu různých článků?

Předpokládejme, že máme sériově zapojenou baterii baterií stejného typu chemie, ale různé kapacity. Například Li-ion články Samsung 25R 18650 s kapacitou 2500 mAh s vnitřním odporem 18 mOhm a Samsung 30Q 18650 s charakteristikami 3000 mAh a 20 mOhm. Když je zátěžový nebo nabíjecí obvod uzavřen, hodnota proudu pro všechny články bude stejná, ale změny napětí se budou lišit.

Kvůli tomu bude při nabíjení napětí na článcích Samsung 25R nad stanovenou maximální hranicí a při vybíjení pod minimální hranicí. Přebíjení článků způsobuje jejich přehřívání a může způsobit požár, zatímco hluboké vybíjení poškozuje vnitřní strukturu, urychluje proces stárnutí a zkracuje životnost baterie.