การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบผสมของแบตเตอรี่

ทุกคน แบตเตอรี่มีค่าพาสปอร์ตที่แน่นอนขึ้นอยู่กับประเภทของมัน: แรงดันเล็กน้อย, กระแสสูงสุด, กระแสที่เหมาะสม, ความจุเล็กน้อย โปรดทราบว่าค่าพาสปอร์ตเหล่านี้ถูกต้องเฉพาะเมื่อปฏิบัติตามโหมดการทำงานที่แนะนำของแบตเตอรี่ของผู้ผลิตและสำหรับแบตเตอรี่ที่มีทรัพยากรชีวิตยังไม่หมดเท่านั้น

นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นที่จำเป็นต้องใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ให้มากกว่าความสามารถตามหนังสือเดินทางในทันที ดังนั้นเพื่อเพิ่มความจุ กระแสไฟฟ้าหรือแรงดันในการทำงาน พวกเขามักจะหันไปใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรม แบบขนาน และบางครั้งแบบผสม (แบบขนาน) ของแบตเตอรี่ (เซลล์ เซลล์)

ดังนั้นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลิเมอร์ ค่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับหนึ่งเซลล์จะเท่ากับ 3.7 V สำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด - 2.1 V สำหรับนิกเกิล - สังกะสี - 1.6 V และสำหรับนิกเกิลแคดเมียมและนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ — 1.2 โวลต์

สำหรับความจุและกระแสไฟที่เหมาะสมของแบตเตอรี่ พารามิเตอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การออกแบบหลายอย่าง: บนพื้นที่ของอิเล็กโทรด ปริมาตรของเซลล์ ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ

หากจำเป็นต้องได้รับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานที่สูงขึ้น ให้ต่อเซลล์แบตเตอรี่แบบอนุกรม หากต้องการความจุและกระแสไฟฟ้าสูง ให้ต่อขนานกัน หากจำเป็นต้องเพิ่มความจุและเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ให้ใช้การต่อแบบขนานของ แบตเตอรี่.

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของแบตเตอรี่และคุณลักษณะต่างๆ

จากจุดเริ่มต้นจำเป็นต้องเข้าใจว่าสำหรับแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม - กระแสผ่านแบตเตอรี่แต่ละก้อนของชุดประกอบ (แบตเตอรี่) จะเท่ากับกระแสผ่านโหนดทั้งหมดเสมอและไม่ว่าแบตเตอรี่จะคายประจุหรือไม่ก็ตาม ช่วงเวลาหรือการชาร์จ

ด้วยเหตุนี้ ขอแนะนำอย่างยิ่งให้เชื่อมต่อเฉพาะแบตเตอรี่ประเภทเดียวกัน (หรือชุด) ที่มีความจุเท่ากัน (ของจริง!) เป็นอนุกรม

ทำไมถึงเป็นประเภทเดียวกัน? เนื่องจากแรงดันต่ำสุด (ซึ่งคุณสามารถคายประจุได้) และสูงสุด (ซึ่งคุณสามารถชาร์จได้) สำหรับแต่ละเซลล์จะต้องเท่ากัน

ตอนนี้ให้เราจัดการกับคำถามว่าทำไมจึงจำเป็นที่ความจุที่เชื่อมต่อในอนุกรมควรเหมือนกัน

หากแบตเตอรี่ที่มีความจุต่างกันเชื่อมต่อเป็นอนุกรม ในระหว่างกระบวนการคายประจุ เซลล์ที่มีความจุน้อยที่สุดจะคายประจุได้เร็วกว่าเซลล์อื่น และอาจถึงจุดที่เกิดการคายประจุลึกในเซลล์ใดเซลล์หนึ่งที่ก่อตัวเป็นส่วนประกอบ ในขณะที่เซลล์อื่นๆ ยังสามารถปล่อยตัวได้อย่างปลอดภัยสิ่งนี้จะรบกวนการทำงานของแบตเตอรี่ทั้งก้อน แรงดันไฟฟ้าจะลดลง และไม่สามารถรับรู้ความจุได้อย่างเพียงพอในการโหลด

และในกระบวนการชาร์จโหนดที่ไม่สม่ำเสมอนั้น สิ่งต่อไปนี้จะเกิดขึ้น: เซลล์แบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยที่สุดจะถูกชาร์จไปยังแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการแล้ว ในขณะที่เพื่อนบ้านที่มีความจุมากกว่าจะยังคงไม่มีการชาร์จ

เพื่อป้องกันการพัฒนาที่ไม่พึงประสงค์ของเหตุการณ์ (มันเกิดขึ้นที่บางเซลล์แม้ในระหว่างการทำงานที่เหมาะสมจะสูญเสียความจุเริ่มต้นเร็วกว่าเซลล์อื่น ๆ ) เครื่องชาร์จ (หรือชุดประกอบ) จึงติดตั้งตัวควบคุมการปล่อยประจุที่เท่ากัน ซึ่งปกป้องเซลล์ จากโหมดวิกฤต

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ก่อนที่จะเชื่อมต่อแบตเตอรี่ในการติดตั้งแบบอนุกรม ให้วัดความจุของแต่ละก้อนด้วยอุปกรณ์พิเศษที่ทุกคนรู้จักและมีจำหน่ายทั่วไปในท้องตลาด

หน่วยเป็นแอมแปร์ชั่วโมง (Ah) หรือมิลลิแอมป์ชั่วโมง (mAh) ความจุของแบตเตอรี่ที่เกิดจากการต่อแบตเตอรี่ที่เหมือนกันในอนุกรมจะเท่ากับความจุของเซลล์เดียวที่ประกอบกันเป็นแบตเตอรี่อนุกรม

กระแสไฟฟ้าที่กำหนด เช่น ความจุ จะเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่กำหนดของเซลล์เดียว แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (เป็นโวลต์) และพลังงาน (เป็นวัตต์-ชั่วโมง) จะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดและวัตต์-ชั่วโมง ตามลำดับ ของเซลล์ทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นแบตเตอรี่

การเชื่อมต่อแบบขนานของแบตเตอรี่และคุณลักษณะต่างๆ

การเชื่อมต่อแบบขนานของแบตเตอรี่จะใช้เมื่อต้องปล่อยแรงดันไฟฟ้าไว้ตามเดิม แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความจุรวมและตามด้วยกระแสไฟฟ้าที่กำหนดของการติดตั้ง

เซลล์ที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันสามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้ นอกจากนี้ยังเป็นที่พึงปรารถนาอย่างยิ่งที่จะเป็นประเภทเดียวกัน (เพื่อให้ผลกระทบของสภาวะการทำงานต่อความจุและลักษณะปัจจุบันสำหรับเซลล์ทั้งหมดมีค่าใกล้เคียงกัน)

ในช่วงเวลาของการเชื่อมต่อเป็นที่พึงปรารถนาที่จะทำให้แรงดันไฟฟ้าเท่ากันเพื่อลดกระแสไฟฟ้าที่เท่ากันซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อขั้วขั้วของเซลล์ปิดขนานกัน

ความจุของโมดูลผลลัพธ์ในหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมง กระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน ตลอดจนพลังงานที่เก็บไว้ในหน่วยวัตต์-ชั่วโมงจะเท่ากับผลรวมของโมดูลเหล่านี้สำหรับแต่ละเซลล์ที่ประกอบเป็นชุดประกอบ

เมื่อเชื่อมต่อเซลล์แบตเตอรี่แบบขนาน สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่ากระแสการคายประจุเองที่เป็นผลลัพธ์ของโหนดแบบขนานจะสูงกว่าผลรวมของกระแสการคายประจุเองของแต่ละเซลล์ทีละเซลล์ เนื่องจากเซลล์บางเซลล์ในชุด จะคายประจุที่ -เร็วและทนทานต่อการคายประจุเองมากขึ้น เซลล์จะคายประจุไม่เพียงแค่ผ่านตัวมันเองเท่านั้น แต่ยังผ่านเพื่อนบ้านด้วย ตลอดเวลา เหมือนเดิม ชาร์จพวกมัน

การเชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบผสมของแบตเตอรี่

หากคุณเข้าใจกฎและคุณสมบัติของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของเซลล์แบตเตอรี่และเข้าใจหลักการของการรวมความจุและกระแสไฟฟ้าในการเชื่อมต่อแบบขนาน คุณจะเชื่อมต่อโหนดอนุกรมที่เป็นผลลัพธ์ในแบบขนานหรือโหนดแบบขนานในอนุกรมได้ไม่ยาก

ในทางทฤษฎี เพื่อลดกระแสการคายประจุเอง ดูเหมือนว่าเป็นการดีกว่าที่จะเชื่อมต่อแบบขนานกับวงจรอนุกรมหลายชุดที่เตรียมไว้ก่อนหน้านี้และประกอบอย่างเหมาะสมที่มีความจุเท่ากันโดยไม่ต้องปิดการเชื่อมต่อแบบขนานที่อยู่ติดกันอย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การเชื่อมต่อหลายโหนดแบบขนานเข้าด้วยกันจะง่ายกว่า

เป็นผลให้หลักการของการประกอบเป็นดังนี้: หากในการเชื่อมต่อแบบผสมจำนวนเซลล์ในอนุกรม (ในวงจรแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม) เกินจำนวนเซลล์แบบขนาน (นั่นคือเกินจำนวนวงจร ) จากนั้นวงจรจะรวมกันแบบขนาน

หากในการเชื่อมต่อแบบผสมจำนวนองค์ประกอบแบบขนานเกินจำนวนองค์ประกอบในวงจรโหนดแบบขนานจะเชื่อมต่อเป็นอนุกรมหลังจากตรวจสอบให้แน่ใจว่าความจุเท่ากัน