Kết nối nối tiếp, song song và hỗn hợp của pin

Mọi người ắc quy, tùy thuộc vào loại của nó, có các giá trị hộ chiếu nhất định: điện áp danh định, dòng điện tối đa, dòng điện tối ưu, công suất danh định. Lưu ý rằng các giá trị hộ chiếu này chỉ chính xác nếu chế độ hoạt động được khuyến nghị của nhà sản xuất của pin được tuân thủ và chỉ dành cho những pin có tuổi thọ còn lâu mới cạn kiệt.

Nó cũng xảy ra rằng cần phải đạt được nhiều hơn từ pin ngay lập tức so với khả năng của nó theo hộ chiếu. Do đó, để tăng công suất, dòng điện hoặc điện áp hoạt động, người ta thường dùng đến cách kết nối nối tiếp, song song và đôi khi là hỗn hợp (song song nối tiếp) của pin (tế bào, tế bào).

Vì vậy, đối với pin lithium-ion và lithium-polymer, giá trị điện áp danh định cho một ô sẽ là 3,7 V, đối với pin axit-chì - 2,1 V, đối với niken-kẽm - 1,6 V và đối với hydrua kim loại niken-cadmium và niken — 1,2 V

Đối với dung lượng và dòng điện tối ưu của pin, các thông số này phụ thuộc vào nhiều thông số thiết kế: vào diện tích của các điện cực, vào thể tích của tế bào, vào mật độ của chất điện phân, v.v.

Nếu cần đạt được điện áp hoạt động cao hơn thì các ô pin được mắc nối tiếp, nếu cần dung lượng và dòng điện cao thì mắc song song, nếu cần tăng dung lượng và tăng điện áp thì sử dụng mắc nối tiếp song song pin.

Kết nối loạt pin và đặc điểm của nó

Ngay từ đầu, cần phải hiểu rằng đối với các pin được mắc nối tiếp - dòng điện qua mỗi pin của một cụm (pin) như vậy sẽ luôn bằng dòng điện qua toàn bộ nút và bất kể pin có đang xả hay không. khoảnh khắc hoặc sạc.

Vì lý do này, chúng tôi thực sự khuyên bạn chỉ nên kết nối nối tiếp các pin cùng loại (hoặc bộ) có cùng dung lượng (thực!).

Tại sao chúng lại cùng loại? Bởi vì điện áp tối thiểu (mà bạn có thể xả) và tối đa (mà bạn có thể sạc) cho mỗi ô phải giống nhau.

Bây giờ chúng ta hãy giải quyết câu hỏi tại sao điện dung mắc nối tiếp lại cần phải giống nhau.

Nếu các pin có dung lượng khác nhau được mắc nối tiếp, thì trong quá trình phóng điện, ô có dung lượng nhỏ nhất sẽ phóng điện nhanh hơn các pin khác và có thể đạt đến mức phóng điện sâu xảy ra ở một trong các ô tạo thành tổ hợp, trong khi các ô khác vẫn có thể được thả ra một cách an toàn.Điều này sẽ làm gián đoạn hoạt động của toàn bộ pin, điện áp của nó sẽ giảm và dung lượng đơn giản là không thể nhận ra đầy đủ trong tải.

Và trong quá trình sạc một nút không đồng đều như vậy, điều sau đây sẽ xảy ra: pin có dung lượng nhỏ nhất sẽ được sạc đến điện áp cần thiết, trong khi các nút lân cận có dung lượng lớn hơn sẽ không được sạc.

Để ngăn chặn sự phát triển khó chịu của các sự kiện như vậy (xảy ra là một số ô, ngay cả trong khi hoạt động bình thường, mất công suất ban đầu sớm hơn các ô khác), bộ sạc (hoặc cụm) được trang bị bộ điều khiển xả sạc cân bằng , giúp bảo vệ các ô từ các chế độ quan trọng.

Bằng cách này hay cách khác, trước khi kết nối các pin trong một chuỗi lắp đặt, hãy đo dung lượng của từng pin bằng một thiết bị đặc biệt được mọi người biết đến và bán rộng rãi trên thị trường.

Tính bằng ampe-giờ (Ah) hoặc milliampere-giờ (mAh), dung lượng pin do kết nối các pin giống hệt nhau nối tiếp sẽ bằng với dung lượng của một ô duy nhất tạo thành pin nối tiếp.

Dòng định mức, giống như điện dung, sẽ bằng với dòng định mức của một ô. Điện áp định mức (tính bằng vôn) và năng lượng (tính bằng watt-giờ) sẽ bằng tổng của các điện áp định mức và watt-giờ tương ứng của tất cả các tế bào tạo nên pin.

Kết nối song song của pin và đặc điểm của nó

Kết nối song song của pin được sử dụng khi điện áp phải được giữ nguyên, nhưng đồng thời tăng tổng dung lượng và theo đó, dòng điện định mức của cài đặt.

Các ô có cùng điện áp danh định có thể được kết nối song song, điều rất mong muốn là chúng thuộc cùng một loại (sao cho ảnh hưởng của các điều kiện vận hành đến công suất và đặc tính dòng điện của tất cả các ô là gần như nhau).

Tại thời điểm kết nối, cũng nên cân bằng điện áp hiện tại để giảm dòng điện cân bằng chắc chắn sẽ xảy ra khi các cực của các ô được đóng song song.

Công suất của mô-đun thu được tính bằng ampe-giờ, dòng điện hoạt động của nó, cũng như năng lượng được lưu trữ tính bằng watt-giờ sẽ bằng tổng của chúng cho từng ô tạo thành tổ hợp.

Khi kết nối song song các ô pin, điều quan trọng cần nhớ là dòng điện tự xả thu được của một nút song song sẽ cao hơn tổng các dòng điện tự xả đặc trưng của từng ô riêng lẻ, vì một số ô trong bộ sẽ phóng điện với tốc độ nhanh và có khả năng tự phóng điện cao hơn, các tế bào sẽ phóng điện không chỉ qua chính chúng mà còn qua các lân cận của chúng, mọi lúc như thể đang sạc chúng.

Sê-ri kết nối song song hoặc hỗn hợp của pin

Nếu bạn hiểu các quy tắc và tính năng của kết nối nối tiếp các ô pin và hiểu nguyên tắc tổng dung lượng và dòng điện trong kết nối song song, thì bạn sẽ không khó để kết nối các nút chuỗi kết quả thành các nút song song hoặc song song.

Về mặt lý thuyết, để giảm dòng điện tự xả, có vẻ tốt hơn là kết nối song song một số mạch nối tiếp được lắp ráp đúng cách đã chuẩn bị trước đó có cùng công suất mà không đóng song song các kết nối liền kề.Tuy nhiên, trong thực tế, việc kết nối nhiều nút song song với nhau sẽ dễ dàng hơn.

Do đó, nguyên tắc hình thành lắp ráp như sau: nếu trong một kết nối hỗn hợp, số lượng ô nối tiếp (trong một mạch pin được kết nối nối tiếp) vượt quá số lượng ô song song (nghĩa là vượt quá số lượng mạch ), sau đó các mạch được kết hợp song song.

Nếu trong một kết nối hỗn hợp, số lượng phần tử song song vượt quá số lượng phần tử trong mạch, thì các nút song song được kết nối nối tiếp sau khi đảm bảo rằng công suất của chúng bằng nhau.