Как соединить аккумуляторы в батарею

Способы соединения элементов питания в батареи

Радиоэлектроника для начинающих

При питании радиоаппаратуры от батареек и аккумуляторов полезно знать распространённые схемы соединения батарей и аккумуляторов. Дело в том, что каждый вид батареек имеет допустимый разрядный ток.

Разрядный ток – наиболее оптимальное значение тока, который потребляется от батареи. Если потреблять от батарейки ток, превышающий разрядный, то надолго этой батарейки не хватит, она не сможет полностью отдать свою расчётную мощность.

Наверное, замечали, что для электромеханических часов используются “пальчиковые” (формата АА) или “мизинцевые” (формата ААА) батарейки, а для переносного лампового фонаря батарейки побольше (формат R14 или R20), которые способны отдать значительный ток и имеют большую ёмкость. Размер батарейки имеет значение!

Иногда требуется обеспечить батарейное электропитание прибора, который потребляет значительный ток, но стандартные батареи (например R20, R14) не могут дать необходимый ток, он для них выше разрядного. Что делать в этом случае?

Ответ прост!

Необходимо взять несколько однотипных батареек и соединить их в батарею.

Параллельное соединение элементов питания

Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.

На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то  разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.

Последовательное соединение элементов питания

Бывает, что необходимо обеспечит напряжение 4,5 – 6 вольт, применяя батарейки на 1,5 вольта. В таком случае нужно соединить батарейки последовательно, как на рисунке.

Разрядный ток такой составной батареи составит значение для одного элемента, а общее напряжение будет равно сумме напряжений трёх батареек. Для трёх элементов формата АА (“пальчиковых”) разрядный ток составит 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), а суммарное напряжение – 4,5 Вольт.

Итак, подведём итоги

• Если необходимо обеспечить значительный ток, то применяется параллельное соединение элементов питания. Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для параллельно составленной батареи питания:I=IG1 * N  — общий разрядный ток параллельно составленной батареи. где N – количество однотипных элементов питания.IG1 – разрядный ток одного элемента питания.U=UG1 — общее напряжение параллельно составленной батареи.где UG1 – напряжение одного элемента питания.Понятно, что никакого выигрыша по напряжению при параллельном соединении мы не получим.
• Если требуется обеспечить напряжение в разы большее напряжения отдельного элемента питания, то применяется последовательная схема соединения.Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для последовательно составленной батареи питания:U=UG1 * N — общее напряжение последовательно составленной батареи.I=IG1 — общий ток последовательно составленной батареи.В таком случае мы получаем выигрыш по напряжению.
• А как быть, если необходимо получить выигрыш и по напряжению и по току? Тогда применяется смешанное соединение элементов питания.Взгляните на рисунок, думаю, Вам всё станет понятно.При таком соединении составная батарейка из 6 элементов типоразмера АА обеспечит напряжение 4,5 Вольт и разрядный ток на нагрузке в 200 Ом – 2 * 7,5 = 15mA.

Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч. Ток последовательно соединённых элементов будет равен току одного элемента.

Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.

В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.

Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.

Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания. В таком случае автономное время работы Вашего прибора возрастёт.

» Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/batareika.html

Можно ли паять аккумуляторы 18650? Как их лучше соединить?

Apr 9, 2018   Как правильно

Когда дело доходит до переделки аккумулятора на 18650 (у шуруповёрта с Ni-Cd/Ni-MH или бытового аварийного DIY-питания в доме по типу Tesla Powerwall), то многие руководства и инструкции умалчивают о способах соединения элементов питания. Для долговечности и даже безопасности годятся далеко не все из них.

Можно ли паять аккумуляторы 18650?

При сборке нескольких ячеек для ноутбука или в состав большой батареи (под различные цели обеспечении автономности вплоть до транспортных средств) ставится задача по соединению аккумуляторов 18650. И одним из вариантов многие любители DIY-поделок рассматривают пайку.

Запомните, литий-ионные аккумуляторы (18650 и любые другие Li-Ion) при нагреве от паяльной станции (и даже маломощного паяльника) разрушаются в своей структуре и безвозвратно теряют часть ёмкости!

То есть паять аккумуляторы 18650 не следует без крайней необходимости. Либо вам придётся мириться с изменением химического состава и ухудшением характеристик. Кроме того, место соединения с помощью пайки ненадёжно в случае перегрева элемента питания. Метол непрактичен и для компактной сборки из-за случайных форм припоя и уязвимости перед внешним воздействием.

Сами монтажники в комментариях справедливо отмечают, что при температурном воздействии на литий-ионный аккумулятор вы подвергаете риску деформации ещё и предохранительный клапан. Этот ключевой элемент безопасности батареи 18650 расположен под плюсовым контактом и изготовлен из полимера, который выдерживает максимальную рабочую температуру не более 120°C.

Чем пользуются профессионалы, чтобы правильно соединить 18650?

Добиться надёжности и безопасности в сборке батареи из нескольких элементов питания можно профессиональными методами или хотя бы доказавшими свою практичность и безопасность.

Как правильно соединить аккумуляторы 18650: • контактной сваркой (точечной); • с помощью фабричных держателей (холдеров); • магнитами из неодима (мощные вечные магниты); • склейкой;

• жидким пластиком.

Профессионалы используют метод точечной сварки — этот способ рекомендуется и для промышленной сборки изделий с аккумуляторами 18650. Пример бюджетной точечной сварки для дома в деталях разбирался не так давно на Geektimes.

В DIY-сообществах популярны магниты из редкоземельного неодимового сплава, которые крепко прижимают контакты и позволяют быстро конструировать временные или небольшие бытовые изделия. Для долгосрочных и компактных проектов лучше всего подходит жидкий пластик или даже клей.

Чтобы быстро собрать конфигурацию из нескольких аккумуляторов 18650 можно купить холдеры с пластмассовым корпусом и заводскими контактами для ручной пайки без боязни перегрева литий-ионных элементов питания.

Лишь в отдельных случаях, когда иные варианты не подходят, либо непрактичны (в зависимости от условий), пайку должны выполнять профессионалы. На их ответственность выпадает выбор низкотемпературного припоя, а также гарантия работоспособности и безопасности аккумулятора при дальнейшей эксплуатации.

Источник: https://neovolt.ru/blog/229_kak-soedinit-18650

Восстановление батареи ноутбука: дешевле, чем покупать новую

Аккумуляторная батарея — первый элемент в ноутбуке, который подвержен износу. Со временем емкость аккумулятора снижается в силу естественных физических процессов, и устройство все чаще и чаще приходится подключать к розетке. К счастью, этот процесс обратим.

CHIP поинтересовался, как можно отследить процесс устаревания батареи, и можно ли что-то сделать, чтобы продлить ей жизнь.

Почему полезно следить за батареей ноутбука

Потому что при покупке нового аккумулятора скупой может заплатить дважды. Ради интереса мы разузнали, во сколько обойдется новый аккумулятор для разных серий ноутбуков:

Но не стоит обольщаться нижней границей цены:

• Во-первых, это будет не оригинальный аккумулятор от производителя. Скорее всего и бренд окажется никому не известным.
• Во-вторых, вас могут обмануть с емкостью. Начинку батареи никак не проверишь визуально — возможно, она окажется заметно меньше задекларированной.

Да и вообще, зачем тратить деньги, если можно завести хорошую практику — следить за состоянием батареи?

Без программ

Можно воспользоваться встроенными средствами Windows. Откройте командную строку от имени администратора и выполните следующую команду:

 powercfg.exe -energy -output c:battery.html

В указанном файле Windows предоставит вам очень подробный отчет о энергопотреблении вашего ноутбука — и укажет на неоптимальные настройки электропитания, и покажет процессы, которые сильно потребляют батарею. Но вас больше всего должен интересовать небольшой раздел Батарея:Сведения о батарее. И последние две цифры в нем:

Если последняя полная зарядка намного меньше расчетной емкости батареи, ваш аккумулятор пора восстанавливать или заменять.

С помощью программ

Для тех, кто не любит возиться с командной строкой, существует множеcтво небольших утилит для контроля за батареей. Например, простая, удобная и русифицированная утилита Battery Care.

Скачать Battery Care

Она замечательна тремя вещами:

• Во-первых, она отслеживает циклы разряда батареи — от ее полного заряда до полного разряда. Когда их количество превышает 30, программа уведомляет о необходимости выполнить восстановление батареи.
• Во-вторых, она следит за заявленной и фактической емкостью батареи, и в случае, если они начинают сильно различаться, уведомляет о необходимости восстановления.
• В-третьих, она высчитывает процент износа батареи, и вы сами можете увидеть, насколько сильно деградировал ваш аккумулятор — и пора ли его менять.

Как восстановить батарею ноутбука своими руками

Итак, вы получили сигнал о том, что батарея ноутбука потеряла в емкости. Есть два относительно простых способа восстановить емкость аккумулятора самостоятельно: полный разряд и калибровка контроллера батареи.

Полный разряд

Иногда, чтобы емкость батареи восстановилась, достаточно простой процедуры:

1. Зарядить аккумулятор ноутбука до максимума (но от сети пока не отключать).
2. Зайти в Панель управления >  Электропитание > Создание нового плана электропитания. 
3. Выберите Высокая производительность и нажмите Далее. 
4. На следующем экране во всех выпадающих списках выберите Никогда и передвиньте ползунки яркости на максимум. 
5. Нажмите Создать и отключите компьютер от сети.
6. Оставьте компьютер до тех пор, пока батарея полностью не разрядится, и устройство не отключится само по себе. Это и будет полный разряд.
7. После этого как можно быстрее подключите компьютер обратно к сети и зарядите его обратно до 100%.

Эта процедура позволяет если не восстановить полную емкость — невозможно программными средствами устранить физический износ элементов питания — то хотя бы немного ее увеличить, чтобы продлить срок службы устройства.

Главное — не забудьте потом вернуться к оптимальному плану электропитания в Панели управления.

Калибровка контроллера батареи

Иногда снижение емкости батареи на самом деле фиктивное. Это не реальная потеря емкости, а просто какой-то сбой контроллера АКБ. Если система показывает, что у вас 10% заряда, на самом деле может быть и 50%, просто контроллер сбоит и передает ей неверные данные. Проблема решается калибровкой контроллера, то есть устранением сбоя.

У разных производителей ноутбуков есть свои утилиты для калибровки контроллера АКБ. Мы собрали небольшую подборку для популярных марок:

У вашего производителя (например, у Samsung) утилита калибровки может быть встроена в BIOS. Попробуйте при загрузке нажать Delete или F2 и выбрать меню Power стрелками на клавиатуре. Если там есть пункт Battery Calibration, выберите его, нажмите Enter и дождитесь окончания процедуры.

Что делать, если батарея не восстанавливается

В этом случае вероятен серьезный физический износ, который требует вмешательства специалиста. Во многих сервисных центрах предлагается услуга восстановления емкости батареи. В Москве такая услуга обойдется от 950 рублей — в любом случае разница по сравнению с покупкой новой АКБ обычно довольно значительна.

В сервисном центре мастер вскроет вашу батарею, отсоединит от контроллера и извлечет аккумуляторы. Ведь внутри пластикового корпуса находится просто цепочка из нескольких аккумуляторов, примерно вот такая:

Самостоятельная замена элементов питания здесь не предусмотрена. То есть аккумуляторы не вставлены в гнезда, как в игрушках или других гаджетах: их контакты спаяны между собой. Тем, кто захочет самостоятельно заняться ремонтом, нужно помнить о следующих нюасах.

Разобрать корпус не так просто. По логике производителя батарея — это одноразовый элемент, его ремонт не предусмотрен. Поэтому корпус склеен «намертво».

Старые аккумуляторы нужно извлечь. То есть отпилить приваренные контакты, что на самом деле не так просто.

Новые, соответственно, нужно спаять. На производстве это даже не пайка, а контактная сварка. Не факт, что у вас получится.

И это ее не все особенности ремонта: например, перед установкой каждый элемент питания нужно «прокачать» в специальном зарядном устройстве. Так что наш вам совет — не экспериментируйте, если вы, конечно, не инженер-электронщик. В сервисе все сделают за вас, хотя и попросят денег за работу. Восстановление батареи ноутбуков — по сути и есть профессиональная замена элементов питания в корпусе АКБ.

Источник: https://ichip.ru/sovety/remont/vosstanovlenie-batarei-noutbuka-deshevle-chem-pokupat-novuyu-523222

Последовательное соединение аккумуляторов

Для питания некоторых потребителей необходимо создать определенное значение напряжения, тока и емкости, которые невозможно иметь при использовании заводских устройств. Поэтому приходится использовать разнообразные методы комбинирования подключений. В результате соединения изделий в батареи можно добиться следующих результатов:

• увеличение значение вольтажа;
• увеличение диапазона рабочего тока;
• повышение внутренней емкости.

Важно! При изменении значений тока, получают экономию энергозатрат, снижая потери на нагрев проводников.

Различное соединение аккумуляторов позволяет добиться разнообразных параметров, при этом следует помнить, что показание внутренней энергии при каждом подключении элементов будет иметь разные цифры.

Существует три варианта коммутации:

• последовательное;
• параллельное;
• параллельно-последовательное.

При комплектовании устройства необходимо помнить, что запрещается применять источники питания разного вида, такое подключение может привести к преждевременному выходу из строя изделия.

При последовательном коммутировании источников питания положительный вывод соединяется с общим контактом, а отрицательный с положительным выводом следующего аккумулятора и так далее в зависимости сколько элементов в батарее.

АКБ одинаковой емкости

В результате коммутации одинаковых источников питания увеличивается напряжение при постоянном токе, как при заряде, так и при разряде. Заряд при последовательном подключении будет иметь постоянное значение.

АКБ разной емкости

Часто возникает необходимость применить в батарее элементы с различным значением внутреннего заряда.

При этом стоит помнить, что у источника питания с меньшим значением будет самое высокое внутреннее сопротивление, в результате на этом элементе падение напряжения будет увеличиваться, что приведет к быстрому разряду.

Однако мощные элементы будут при этом продолжать функционировать, поддерживая всю батарею в рабочем состоянии. Такой фактор приведет к снижению заряда слабой батареи до минимально допустимого значения.

Во время восстановления заряда слабый аккумулятор восстановиться быстрее остальных, хотя другие еще будут заряжаться. В результате такой ситуации может возникнуть перезаряд элемента с пониженной емкостью, что приведет к его нагреву.

Важно знать! При постоянном снижении заряда ниже допустимого, а также перезаряде источник в скором времени растратит свой ресурс и преждевременно выйдет из строя.

Параллельное соединение аккумуляторов

Конструктивной особенностью такого соединения является то, что все положительные клеммы соединяются в одни вывод, а отрицательные клеммы в другой вывод.

Такое соединение позволяет добиться увеличения тока, напряжение при параллельном соединении остается неизменным. При этом значение емкости будет равно сумме всех элементов в системе. Благодаря этому способу соединения можно подавать питание на потребители повышенной мощности с большими пусковыми токами.

При использовании источников питания в батарее с различным значением напряжения общий вольтаж системы будет равен показанию самого сильного из элементов. Причем такое применение пагубно скажется на слабых изделиях, что приведет к преждевременному выходу из строя.

В результате параллельного соединения источников питания большой емкости и малым напряжением с изделиями малой емкости, но повышенном напряжении произойдет электрическое замыкание слабого элемента. Происходить такое явление за счет разности во внутреннем сопротивлении, при этом в аккумуляторе с меньшей емкостью будет протекать повышенный ток постепенно приводя к его разрушению.

Если же в системе присутствует источник высокой емкости и повышенного значения напряжения, то такое соединение в батарею приведет к перезаряду слабого источника питания. Производители рекомендуют перед подключением выравнивать значение напряжения, что позволит избежать возникновения неисправности в процессе эксплуатации.

Важно! чтобы избежать явления перетекания рабочего тока в системе рекомендуется применять аккумуляторы с равными значениями напряжения.

Балансировка заряда аккумуляторных батарей

Для того, чтобы избежать выход из строя при комплектовании системы батарей с применением элементов различных параметров необходимо проводить постоянный контроль. В настоящее время находят распространение различные устройства позволяющие обеспечить данный контроль при заряде и разряде. К таким приборам относят BMS- система мониторинга и управления.

BMS позволяет правильно зарядить и разрядить источник питания, при этом устройство в течение всего срока службы проводит контроль за состоянием устройства и обеспечивает безопасность предотвращая преждевременный выход из строя аккумулятора. Устройство изготавливается в виде электронной платы, которая входит в общую конструкцию источника питания.

Благодаря BMS стало возможно:

• обеспечить защиту как отдельных элементов, так и всей системы устройств в целом;
• увеличить срок эксплуатации источников питания;
• контролировать и поддерживать изделия разных видов в работоспособном состоянии при различных условиях использования.

Основные функции устройства BMS:

1. Контроль за напряжением, температурой, показаний зарядных параметров, а также исправным состоянием.
2. Интеллектуально-вычислительные функции, благодаря которым возможно следить за основными параметрами заряда-разряда.
3. Функции связи, проводным и беспроводным способом.
4. Защита изделия от скачков напряжения и тока, а также от перепада температур.
5. При балансировке происходит равномерное распределение заряда между всеми элементами системы.

Интересно знать! В некоторых комплексных системах аккумуляторных батарей применяются несколько балансировочных плат, которые управляют своей отдельной ячейкой.

Правильное соединение аккумуляторов позволяет добиться определенных значений необходимых параметров. При соблюдении правил эксплуатации возможно добиться значительного увеличения срока службы источников питания.

>Об аккумуляторах

1. Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов — что это такое?

При параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке электрической схемы (″плюсу″), а отрицательные клеммы всех аккумуляторов были подключены к другой точке схемы (″минусу″).

Получившаяся при паралельном соединении аккумуляторная батарея имеет то же напряжение, что и у одиночного аккумулятора, а емкость такой аккумуляторной батареи равна сумме емкостей входящих в нее аккумуляторов. Т.е. если аккумуляторы имеют одинаковые емкости, то емкость аккумуляторной батареи равна емкости одного аккумулятора, умноженной на количество аккумуляторов в батарее.

Для последовательного соединения аккумуляторов, к ″плюсу″ электрической схемы подключают положительную клемму первого аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к ″минусу″ электрической схемы.

Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой аккумуляторной батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Т.е. Если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Электрическая энергия, накопленная в аккумуляторной батарее равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

2. Зачем соединять аккумуляторы в аккумуляторную батарею?

Источник: https://kabel-house.ru/remont/posledovatelnoe-soedinenie-akkumulyatorov/

Сборка аккумуляторов самоката

Когда приходит время замены аккумулятора в электросамокате, можно просто купить подходящую модель или собрать ее самостоятельно. Первый вариант – оптимальный при условии, что вы покупаете АКБ с гарантией у проверенного производителя.

Самостоятельная сборка аккумулятора для электросамоката оправдана при наличии соответствующих знаний и навыков.

В таком случае вы точно будете знать, из каких элементов и как собрана ваша батарея, но и ответственность за ее работоспособность будет лежать только на вас.

Электрическая часть электросамоката включает:

• аккумуляторную батарею;
• электромотор;
• контроллер;
• органы управления – ручки тормоза и газа, выключатель питания.

Аккумуляторные батареи для современных самокатов используются литиевые: Li-Ion или LiFePO4. Литий-ионные АКБ легкие и имеют ресурс около 1000 циклов заряд-разряд. В целях безопасности они должны быть защищены от механических повреждений.

Литий-железо-фосфатные батареи тяжелее аналогичных литий-ионок, но превосходят их по токам заряда и разряда, имеют больший ресурс и лучше переносят минусовые температуры. К тому же, они не воспламеняются при механических повреждениях.

Конечный выбор между Li-Ion и LiFePO4 зависит от того, какие преимущества для вас важнее.

Подготовительные работы

Чтобы собрать аккумулятор для самоката своими руками, приготовьте:

• элементы питания Li-Ion или LiFePO4 – в количестве, соответствующем вашей схеме сборки;
• BMS плату – для их защиты от перезаряда, критического разряда, короткого замыкания и других опасных состояний;
• противопожарные пакеты;
• разъемы, соединительные провода;
• текстолит для электроизоляции;
• термоусадочную трубку большого диаметра;
• паяльник или аппарат для точечной сварки;
• зарядное устройство;
• амперметр.

Можно собрать батарею, полностью идентичную старому образцу, или отличающуюся от него, например, чтобы получить увеличенную емкость. Главное, чтобы новая АКБ имела аналогичные размеры и то же напряжение.

Совместимость по напряжению важна для корректной работы всех электрокомпонентов. Совпадение размеров особенно важно для аккумуляторных батарей, которые располагаются в деке или рулевой стойке электросамоката.

Если же АКБ находится на багажнике, в сумке или кейсе на руле, ее форму и размеры допустимо изменить.

Как снять аккумулятор с самоката

Выполнить замену АКБ можно в специализированной мастерской или самостоятельно. Часто батарея находится внутри деки (платформы) электросамоката. Для ее демонтажа необходимо снять нижнюю панель, перевернув транспортное средство вверх колесами и отщелкнув защитную крышку. Если она зафиксирована болтами, их нужно открутить.

Далее от аккумуляторной батареи отсоединяются контакты, и отслужившая свой срок комплектующая вынимается. На ее место в дальнейшем устанавливается новая АКБ, и подсоединяются контакты. В завершение плотно закрывается крышка батарейного отсека, и проверяется работа электрокомпонентов.

Схема сборки самодельного аккумулятора для самоката

Перед тем, как поменять аккумулятор на электросамокате, нужно выбрать схему его сборки. От того, как будут соединены ячейки в батарее, зависит ее напряжение, емкость, форма и размеры. При последовательном соединении элементов питания (обозначение S в схеме) их напряжение суммируется, а емкость остается неизменной. При параллельном соединении (обозначение P) суммируются значения емкости, а напряжение не меняется.

Рассмотрим некоторые схемы соединения ячеек при сборке АКБ для электросамокатов:

Схема	Используемые ячейки	Характеристики получаемой батареи
8S2P	Цилиндрические ячейки LiFePO4 типоразмера 32650 (напряжение 3,2 В, емкость 5 Ач).	Номинальное напряжение 24 В, емкость 10 Ач.
12S1P	Пакеты LiFePO4 с характеристиками 3,2 В 10 Ач	36 В, 10 Ач
7S3P	«Банки» Li-Ion типоразмера 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	24 В, 7,5 Ач
7S4P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	24 В, 10 Ач
10S3P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	36 В, 7,5 Ач
13S4P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	48 В, 10 Ач
10S2P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	36 В, 5 Ач
10S5P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	36 В, 12,5 Ач
13S6P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	48 В, 15 Ач
16S5P	Li-Ion 18650 (3,7 В, 2,5 Ач)	60 В, 12,5 Ач

Алгоритм сборки

Собирается аккумуляторная батарея так:

• проверяется схема;
• замеряется напряжение и внутреннее сопротивление ячеек – оно должно быть одинаковым;
• ячейки соединяются параллельно в соответствии со схемой (для набора емкости) – попарно помещаются в противопожарные пакеты с соблюдением полярности;
• к элементам питания присоединяются силовые и балансирные провода;
• для набора нужного напряжения пакеты соединяются между собой последовательно;
• разъемы при помощи удлинителей выводятся наружу;
• обеспечивается последовательное соединение балансирных проводов;
• ячейки плотно стягиваются между собой, помещаются в термоусадочную трубку большого диаметра и упаковываются;
• при необходимости – собранная батарея укладывается в кейс или бокс с предварительно просверленными отверстиями для вывода проводов;
• присоединяется BMS плата;
• вытягиваются провода;
• вверху присоединяется штекер для подзарядки АКБ;
• отверстия основательно герметизируются;
• кабель АКБ подсоединяется к контроллеру;
• батарея устаaнавливается на раме, багажнике, в деке или другом месте самоката.

Балансировка аккумулятора самоката

При использовании любой схемы с последовательным соединением ячеек требуется балансировка – выравнивание напряжения отдельных элементов батареи. Это необходимо для повышения безопасности эксплуатации АКБ, увеличения времени ее работы на одном заряде и продления срока службы. Разбалансировка ячеек медленно, но неуклонно ведет к деградации батареи. Эту проблему успешно решает использование балансировочного шлейфа и систем баланса.

Балансиры входят в состав плат контроллера заряда и выравнивают напряжение отдельных ячеек. Корректная балансировка напряжения – одно их важных условий для эффективной и безопасной работы аккумуляторной батареи. Новые технологии балансировки обеспечивают контроль состояния каждой ячейки и помогают избежать опасных ситуаций при эксплуатации батареи. Не требуется балансировка только в случае исключительно параллельного соединения элементов питания.

Меры предосторожности

При самостоятельной сборке литиевой батареи для электросамоката важно соблюдать аккуратность и осторожность:

• нельзя нагревать, деформировать, прокалывать элементы питания, ронять и сдавливать их;
• необходимо избегать неправильной полярности, перезаряда, короткого замыкания;
• при сильном нагреве АКБ или зарядного устройства следует прекратить их использование;
• допустимо использовать для сборки батареи только ячейки проверенного качества, без признаков повреждений.

При недостаточном объеме знаний и опыта лучше купить готовую АКБ для электросамоката или поручить ее сборку опытным мастерам. В таком случае вы получите батарею гарантированно высокого качества, без риска случайных огрехов при ее сборке и проблем при эксплуатации, к тому же, сэкономите свои силы и время.

Читайте в нашей предыдущей статье о типах велосипедных вилок, их конструкции и принципах работы

• 02 сентября 2019 г.
• 4182 просмотра

Источник: https://www.voltbikes.ru/blog/about-segways/sborka-akkumuljatorov-samokata/

Схемы подключения аккумуляторов

У любого аккумулятора выделяют следующие основные характеристики:

• Номинальное напряжение (В ― Вольт)
• Емкость (Ач – Ампер*час)
• Максимальное количество запасенной энергии = Номинальное напряжение умноженное на Емкость (кВт*ч – киловатт*час)

Существует три возможных варианта соединения аккумуляторов между собой – последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.   В зависимости от схемы соединения аккумуляторов в Банк Аккумуляторов может меняться Номинальное напряжение или Емкость системы, при этом максимальное количество запасенной энергии всех аккумуляторов останется неизменным.

Рассмотрим каждый из возможных вариантов соединения аккумуляторов в Банк Аккумуляторов:

1)  Последовательное соединение аккумуляторов

При таком соединении минусовая клемма первого аккумулятора соединяется с плюсом второго, минус второго с плюсом третьего и так далее.

В случае такого соединения Емкость системы остается неизменной, но напряжение системы является суммой всех соединенных последовательно аккумуляторов.

Например:

Имеем 4 аккумулятора емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Подключив их последовательно, мы получим номинальное напряжение равное 12В*4=48В и емкость равную 200Ач. При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 200Ач*48В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

Такая схема включения используется для поднятия напряжения системы.

2) Параллельное соединение аккумуляторов

При таком соединении плюсовые клеммы аккумуляторов поочередно соединяются между собой. Минусовые клеммы также соединяются поочередно между собой.

В случае такого соединения напряжение системы остается неизменным, при этом емкость Банка Аккумуляторов является суммой всех соединенных параллельное аккумуляторов.

Например:

Имеем те же 4 аккумулятора емкостью 200Ач и номинальным напряжением 12В. Подключив их параллельно, мы получим номинальное напряжение равное 12В, а емкость при этом будет равна 4*200Ач=800Ач. При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 800Ач*12В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

 Такая схема включения используется для увеличения емкости (тока заряда) системы.

3) Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Такое соединение является самым востребованным при сборке Банков Аккумуляторов для различных целей.

При таком соединении цепочки последовательно соединенных аккумуляторов соединяются параллельно.

Например:

Снова обратимся к нашим 4 аккумуляторам емкостью 200 Ач и номинальным напряжением 12В. Соединив по 2 аккумулятора последовательно и затем объединим их параллельно, мы получим номинальное напряжение равное 12В*2=24В и емкость равную 200Ач*2=400Ач.

При этом максимальное количество запасенной энергии определяется как сумма максимального запаса энергии всех аккумуляторов – 200Ач*12В*4=9600Вт*ч=9,6кВт*ч, или, что то же самое, как максимальный запас энергии всего банка аккумуляторов – 400Ач*24В=9600Вт*ч=9,6кВт*ч.

Примечание: обратите внимание, что максимальное количество запасенной энергии ― не зависит от схемы соединения аккумуляторов! 

Различные схемы подключения аккумуляторов нужны для оптимизации работы комплекса оборудования используемого вместе с аккумуляторами. Выбирая различные схемы соединения, мы устанавливаем необходимые токи и напряжения для всей системы.

Источник: https://www.solarhome.ru/basics/bas-batteries/batteries-connection.htm

Как зарядить два аккумулятора одновременно

Приходится ли вам использовать энергию стартового аккумулятора иначе чем для запуска двигателя? Если да, то вы подвергаете себя опасности. Пропустите момент, когда напряжение аккумулятора опустится ниже критического уровня и окажетесь обездвиженным посреди водоема. Останется звонить с просьбой о помощи на берег или уповать на проходящее мимо судно.

Гораздо разумнее установить дополнительный аккумулятор, подключить к нему бортовое оборудование и без опасений пользоваться отопителем, холодильником, эхолотом или музыкальным центром как на ходу, так и на стоянках. Но прежде чем это делать необходимо решить, как заряжать обе аккумуляторные батареи

Последовательно соединенные аккумуляторы

У последовательно соединенных аккумуляторов напряжение увеличивается, а емкость остается прежней.

Два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора заряжают 24-вольтовым зарядным устройством

При последовательном соединенные аккумуляторы должны быть одного типа и возраста. Емкость и производитель так же должны быть одинаковыми.

 Если один из аккумуляторов до этого использовался, то скорее всего его емкость уже меньше номинальной и во время зарядки он зарядится первым.  Но зарядное устройство может не «заметить» этого и попытается полностью зарядить оставшиеся. Температура и давление в корпусе старого аккумулятора возрастут.

Начнет выделяться газ, а активный материал пластин станет разрушаться.

Под нагрузкой износ старого аккумулятора усилится. После того как слабые ячейки израсходуют заряд, хорошие еще продолжать давать ток. Напряжение на разряженных ячейках упадет до нуля, а затем их полярность поменяется на противоположную (чаще всего это происходит в больших батареях). Последует неконтролируемы рост давления и температуры и наступит катастрофа.

Заменять батарею последовательно соединенных аккумуляторов рекомендуется целиком. Если меняете только один, состояние заряда всех аккумуляторов должно остаться одинаковым. Небольшую разницу устранит зарядное устройство на этапе абсорбции. При больших отличиях сильнее заряженный аккумулятор будет перезаряжаться, а в не дозаряженном начнется сульфатация.

Два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора заряжают 24-вольтовым зарядным устройством. Три – 36-вольтовым.

Параллельно соединенные аккумуляторы

Параллельно соединенные 12-вольтовые аккумуляторы заряжают 12-вольтовым зарядным устройством

При параллельном соединении аккумуляторов увеличивается емкость, а напряжение не меняется. Аккумуляторы в батарее должны быть одного типа и возраста, а соединяющие их кабели, короткими и толстыми, чтобы уменьшить падение напряжения.

Несколько параллельно соединенных 12-вольтовых аккумуляторов заряжают 12-вольтовым зарядным устройством. Время зарядки батареи при этом будет больше, чем отдельно взятого аккумулятора

Устройства зарядки нескольких аккумуляторов

Для одновременной зарядки нескольких групп аккумуляторов используют следующие устройства

Переключатели аккумуляторов

Два аккумулятора поочередно используются как сервисные. Не используемый остается в резерве для запуска двигателя. Переключатель соединяет оба аккумулятора параллельно для зарядки. Аккумуляторы можно заряжать одновременно или отдельно, меняя положение переключателя.

Проще всего два разных по назначению аккумулятора подключить к устройству зарядки с помощью ручного переключателя. Как правило используют рассчитанные на высокий ток четырехпозиционные модели. В положении 1 + 2 переключатель соединяет аккумуляторы параллельно, в остальных разъединяет их.

Четырехпозиционный переключатель устанавливают на катерах и яхтах с двумя аккумуляторами, попеременно используемыми и для запуска двигателя, и для питания бортовой нагрузки

К переключателю не рекомендуется подсоединять дополнительную нагрузку со стороны аккумуляторов, чтобы не нарушать его изолирующие функции. Однако на практике для устройств 24-часой готовности (помпа, зарядное устройство и т.д.) делают исключение.

Генератор двигателя соединяют с переключателем или со стороны нагрузки, или со стороны сервисной батареи. В первом случае аккумуляторы можно заряжать вместе или по отдельности, но генератору нужна защита. Перевод ручки переключателя во время работы двигателя в положении OFF приведет к скачку напряжения, который может вывести диоды выпрямителя из строя. При втором способе опасности для генератора нет, но аккумуляторы будут заряжаться только одновременно.

Характеристики переключателей АКБ:

Система с ручным переключателем не застрахована от человеческих ошибок. Если во время работы генератора аккумуляторы разъединены, один из них не зарядится. Если соединены при заглушенном двигателе, оба разрядятся и в следующий раз двигатель не запустится.

Четырехпозиционный переключатель, попеременно подключающий стартовый и сервисный аккумуляторы встречается на катерах очень часто. Однако, если аккумуляторы разного типа, например, гелевый и с жидким электролитом, то один из них будет постоянно перезаряжен, а другой недозаряжен и оба раньше времени выйдут из строя.

Диодные изоляторы

Разделитель аккумуляторов используется для одновременной зарядки двух аккумуляторных групп

Изоляторы аккумуляторов используют свойство диодов пропускать ток только в одном направлении. Ток идет от источника зарядки к обоим аккумуляторам, а изолятор не дает ему проходить между аккумуляторами и предохраняет батареи от разряда.

Самый большой недостаток изоляторов на диодах – падение напряжения. Разница между полностью заряженным и разряженным 12-вольтовым аккумулятором — 0,8-1 вольт, поэтому потеря 0,6-1 вольт на диодах означает, что напряжение на сервисных аккумуляторах всегда будет меньше, чем необходимого для нормальной зарядки

Стандартный регулятор получает данные о напряжении в электрической системе с выхода генератора, а не с клемм аккумулятора. Если в цепи есть диоды, то регулятор «не знает», что на аккумуляторах 13,6-13,8 вольт, а не 14,2 как на генераторе. Если потери напряжения не компенсировать, генератор прекратить зарядку задолго до того, как аккумуляторы зарядятся до 100%. В результате — хроническая недозарядка, сульфатация и уменьшение емкости.

Развязывающее реле

Развязывающее реле устанавливают между аккумуляторами. Реле срабатывает при повышении напряжения на одном из них

В отличии от диодного изолятора реле развязки не делит ток между аккумуляторами, а соединяет их параллельно.

Реле срабатывает, и подключает второй аккумулятор, когда напряжение на первом превышает установленный порог. После того как напряжение снижается, реле размыкается и изолирует батареи.

Развязывающее реле лишено недостатков диодного изолятора — падение напряжения на нем не превышает сотых долей вольта

Моделей реле развязки множество. Самое простое активируется контрольным напряжением, например, от замка зажигания. Аналоговые реле соединяют и разъединяют аккумуляторы автоматически, но имеют фиксированное напряжение срабатывания.

Цифровые модели позволяют регулировать напряжение срабатывания с шагом 0,1-0,2 вольта. Такие устройства отслеживают тренд напряжения и «принимают решение» о переключении только когда он длится определенное время.

Благодаря этому удается избежать «дребезга» реле при кратковременных колебания напряжения.

Отдельная группа — бистабильные развязывающие реле. Они не потребляют ток в замкнутом состоянии и их удобно использовать для одновременной зарядки нескольких аккумуляторов от маломощных источников электрической энергии – солнечных панелей или ветрогенераторов.

Подробнее о реле развязки аккумуляторов

Контроллеры аккумуляторов

К этой группе относят управляемые микроконтроллером устройства на MOSFET транзисторах, падение напряжения на которых даже при максимальном токе не превышает 0,03-0,01 вольт.

Источник: https://fisherninja.ru/knowlege-base/kak-zaryazhat-dva-akkumulyatora/

Схемы соединения аккумуляторных батарей для электропитания

67062 26 апреля 2017

Аккумуляторные батареи (АКБ) в зависимости от их назначения собираются из определенного количества аккумулирующих энергию элементов. Схема соединения

аккумуляторных батарей при этом зависит от того, какая преследуется цель. Это может быть увеличение емкости батареи, повышение напряжения либо сочетание обеих этих параметрических характеристик устройства.

В основном батареи собирают последовательно-параллельно, а сами сборки служат для промежуточного или резервного хранения электроэнергии

Известны и повсеместно применяются 3 варианта соединения отдельных аккумуляторов в батарею: последовательное, параллельное и смешанное или комбинированное.

Повышение рабочего напряжения батареи

Аккумуляторы электрической энергии имеют различное рабочее напряжение. Варьироваться оно может в очень широком диапазоне: от 0,5 до 48 Вольт. В то же время, для обеспечения автономного питания приборов, запуска двигателей внутреннего сгорания, питания электроприводной техники требуется другой диапазон напряжений. Повысить рабочее напряжение автономного источника тока можно последовательным соединением нескольких аккумуляторов в батарею.

Схемы и формулы при последовательном соединении батарей

При последовательном соединении коммутируются разнополярные клеммы аккумулятора. Плюсовой вывод предыдущего устройства соединяется с минусовым выводом последующего. Суммарное рабочее напряжение батареи при таком способе будет равно сумме рабочих напряжений коммутированных источников тока.

Это значит, что для получения АКБ с рабочим напряжением 12 В необходимо последовательно соединить 4 трехвольтных источника либо 10 аккумуляторов с рабочим напряжением 1,2 В.

Емкость скомплектованной последовательным соединением источников не изменяется и остается равной емкости каждого включенного в схему аккумулятора.

Очевидным и наглядным примером такого способа комплектации батареи могут служить автомобильные АКБ. В них отдельные источники, именуемые банками, объединены в общем корпусе и последовательно соединены свинцовыми шинами.

Выбор в качестве материала для соединительных шин свинца объясняется просто: аккумуляторные электроды также изготавливаются из свинца. Шины, интегрированные в коммуникационную схему, соединяются с электродами на молекулярном уровне, а не механически.

Это позволят избежать возникновения электрохимических коррозионных процессов.

Увеличение емкости источника питания

Нередки технические условия, когда от источника питания при сохранении рабочего напряжения требуется повышенная емкость. В таких случаях для комплектования батареи применяется параллельное соединение аккумуляторов. Такой способ коммутирования позволяет в разы, а в особо ответственных случаях – в десятки раз увеличить суммарную емкость питающего устройства.

Параллельное соединение батарей с формулами

Параллельное соединение осуществляется путем коммутации однополюсных выводов источников тока: плюсовой и минусовой выводы предыдущего аккумулятора соединяются с одноименными выводами последующего.

Суммарная электрическая емкость скомпонованной таким способом коммутации батареи будет равна сумме электрических емкостей входящих в схему отдельных источников.

Это значит, что при соединении трех аккумуляторных батарей с номинальной емкостью 60 А*ч получится устройство, имеющее электрическую емкость 180 А*ч.

В качестве примера подключения аккумуляторных батарей параллельной коммутацией можно привести источники бесперебойного либо аварийного питания приборов и аппаратуры.

Параллельно подключаются АКБ большегрузных автомобилей и тяжелой специальной техники с большим объемом двигателя.

Большой распространение параллельная коммутация получила на флоте: здесь параллельно соединенные устройства питания применяются для запуска вспомогательных дизелей, работы освещения, систем связи и жизнеобеспечения в аварийных ситуациях.

Повышение напряжения с одновременным увеличением емкости АКБ

Ярким примером смешанного или комбинированного соединения аккумуляторов в комплекс с необходимыми показателями рабочего напряжения и электрической емкости служат источники питания машин с электрическим приводом.

ВАЖНО! При увеличении емкости аккумуляторных батарей увеличиваются и токи. Правильно подбирайте сечения проводов! Используйте негорючие или самозатухающие провода.

Тяговые аккумуляторные батареи для обеспечения работы приводных и управляющих двигателей электроприводных машин и механизмов комплектуются именно по такой схеме. Достаточно подробно о способах соединения АКБ изложено в этом видео:

Комбинированное соединение подразумевает использование в коммутационной схеме одновременно последовательного и параллельного способов подключения. Возможны два варианта:

1. Сначала методом последовательного соединения источников подготавливаются батареи с требуемым рабочим напряжением. На втором этапе параллельно коммутируется необходимое количество подготовленных сборок для обеспечения потребной электрической емкости.

2. Во втором варианте параллельной коммутацией предварительно набираются батареи с требуемой емкостью. После этого устройства соединяются последовательно до достижения необходимого рабочего напряжения.

Схема последовательно-параллельного соединения аккумуляторных батарей наиболее часто применяемая, так как современные батареи для автономного энергообеспечения домов имеют номинальное напряжение 3,4 В

Комплектование АКБ комбинированным способом позволяет формировать источники питания, напряжение и электрическая емкость которых ограничивается только занимаемым ими рабочим пространством.

Особенности комплектования батарей аккумуляторов

Все три способа соединения отдельных источников питания в комплекс подчиняются не сложным, но важным для эффективной и долгосрочной эксплуатации правилам.

Последовательно-параллельная схема подключения на примере литий-ионных батарей

Пролонгированная работа батареи и ее экономическая целесообразность может быть обеспечена при соблюдении следующих правил:

• электрическая емкость включаемых в комплекс источников не должна отличаться на величину, превышающую 5% от номинальной;
• рабочие напряжения отдельных элементов батареи должны находиться в разумном соотношении;
• эксплуатационное техническое состояние включаемых в комплекс автономного питания элементов должно быть максимально сбалансированным;
• сечение коммутационных линий и шин должно быть рассчитано с учетом токовых нагрузок как внутри батареи, так и во внешних электрических цепях.

Ассортимент предлагаемых рынком источников питания при грамотном подходе позволяет создавать аккумуляторные батареи со всеми необходимыми для надежного использования характеристиками.

Источник: https://tcip.ru/blog/battery/shemy-soedineniya-akkumulyatornyh-batarej-dlya-elektropitaniya.html

Аккумуляторные батареи

Подробности Категория: Оборудование

1. Основные характеристики аккумуляторов

1.1. Классификация химических источников тока

Химическими источниками тока   называются устройства, в которых химическая энергия при разряде за счет окислительно-восстановительных процессов превращается в электрическую. По характеру работы химические источники тока делятся на две группы: гальванические элементы или первичные источники тока и электрические аккумуляторы или вторичные источники тока.

К группе первичных химических источников тока относятся устройства, в которых активные материалы могут быть использованы лишь однократно. К группе вторичных химических источников тока относятся источники тока, которые могут восстанавливать свою работоспособность после разряда путем последующего заряда. Эти источники тока называются электрическими аккумуляторами, т. е. накопителями электрической энергии (в виде химической энергии) для ее последующего использования.

Конструкция химических источников тока может быть самая различная, но в принципе и гальванические элементы и аккумуляторы состоят из двух электродов — проводников первого рода, разделенных слоем электролита — проводником второго рода. Знаки электродов и их название — анод и катод — соответствуют протекающим на них окислительно-восстановительным процессам.

Так, при разряде химические источники тока отрицательным электродом или анодом называется тот электрод, на котором протекает процесс окисления, а положительным или катодом — электрод, на котором идет процесс восстановления.

Освобождающиеся на аноде электроны ввиду разности электродных потенциалов данного источника тока направляются по внешней цепи источника к катоду. Таким образом, разрядный ток источника по внешней цепи будет направлен от катода к аноду. Направление тока заряда противоположно направлению тока разряда, следовательно, и процессы, протекающие при заряде химических источников тока, по своей природе обратны тем, которые протекают при разряде.

1.2. Схемы соединения элементов

В большинстве случаев аккумуляторы используются группами или батареями, количество элементов в батарее и их величина зависят от требований, предъявляемых эксплуатацией. Аккумуляторы в батарее можно соединить несколькими способами, но каждый раз нужно выбирать самое экономичное для данного случая решение.

Два фактора диктуют выбор схемы соединения элементов с одной стороны, необходимый уровень напряжения, с другой — необходимая емкость. Когда элементы соединены последовательно, т. е. когда положительный полюс одного элемента соединяется с отрицательным полюсом другого элемента, как показано на рис.1.1, то напряжение всех элементов складывается.

Два элемента, соединенных последовательно, дают напряжение, в 2 раза большее напряжения одного элемента, пять элементов дают напряжение, в 5 раз большее, и т. д.
               

Рис.1.1. Последовательное соединение элементов

Рис.1.2. Параллельное соединение элементов

Емкость же батареи последовательно соединенных элементов не превышает емкости одного элемента. Элементы могут быть соединены параллельно, т. е. одноименными полюсами (рис. 1.2). Напряжение батареи параллельно соединенных элементов не выше напряжения одного элемента, но емкость такой батареи эквивалентна сумме емкостей отдельных элементов.

Такая схема соединения аккумуляторов не нашла широкого распространения, так как целесообразнее брать один аккумулятор необходимой емкости, а не соединять параллельно несколько аккумуляторов меньшей мощности. При необходимости смешанного соединения элементы соединяют, как показано на рис. 1.3 и 1.4.

Элементы могут быть собраны в последовательные ряды, а эти ряды затем соединяются параллельно (рис. 1.3). Можно элементы собрать в параллельные группы, а затем группы соединить последовательно (рис. 1.4). Напряжение и емкость батареи в обоих случаях одинаковы. Первый способ соединения предпочтителен для аккумуляторов. Для сухих элементов лучше второй способ.

Параллельное соединение групп последовательно соединенных аккумуляторов применяется в случаях, когда требуется очень большая емкость или когда зарядное устройство не может обеспечить заряд батареи, если все элементы будут соединены последовательно. В некоторых установках с большим числом элементов со смешанным соединением соединяют электрически все точки равного потенциала.

Это способствует уравниванию нагрузок отдельных аккумуляторов и снижает общее сопротивление межэлементных и межгрупповых соединений.

Рис. 1.3. Параллельное соединениепоследовательных  групп элементов

Рис. 1.4. Последовательное соединение параллельных групп элементов

Аккумуляторная батарея Трипольской ТЭС

Рис. 1.5. Аккумуляторная батарея Трипольской ТЭС

Рис. 1.6. Аккумуляторная батарея Трипольской ТЭС

Источник: https://leg.co.ua/knigi/oborudovanie/akkumulyatornye-batarei.html

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

> Теория > Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов

Каждая ячейка батареи имеет определенную структуру, что влияет на ее напряжение и емкость, которые постоянны. Для того чтобы изменить параметры батареи, применяются схемы последовательного и параллельного соединения аккумуляторов. Большинство химических источников питания поддаются таким видам подключений.

Последовательное соединение

Если требуется увеличить напряжение батареи, надо подключить аккумуляторы последовательно, то есть объединить «плюс» каждого элемента с «минусом» другого. При последовательном соединении не оказывается влияния на емкость, а только на напряжение подключённой батареи. Например, два аккумулятора с напряжением 6 В и емкостью 7,2 Ач создадут одну батарею 12 В с той же емкостной величиной.

Важно! Последовательное подключение батарей позволяет генерировать более высокие общие напряжения. Недостатком такой конструкции является то, что самый слабый элемент батареи влияет на производительность серии. Неисправный аккумулятор приведет к сбою всей линии.

Вероятность отказа возрастает с количеством подключаемых элементов. Если одна из ячеек выходит из строя, это приводит к низкому напряжению.

Объединять в последовательную цепь можно аккумуляторы, имеющие идентичную емкость, так как они должны разряжаться синхронно во избежание глубокого разряда более слабых элементов.

Аккумуляторы, соединенные последовательно

Необходимо соблюдать определенные условия при заряде последовательно подключенных батарей:

• идентичная емкость;
• один уровень разряда;
• общая конструкция.

Если аккумуляторы сильно различаются по названным параметрам, это может привести к  превышению предельного тока и напряжения заряда на отдельных элементах, что вызовет их повреждение.

Параллельное соединение

Последовательное соединение конденсаторов

Если автомобилю требуется больше пусковой мощности, чем может обеспечить батарея, соединяются несколько аккумуляторов параллельно.

Схема параллельного соединения аккумуляторов

По практическим соображениям (в основном, вес и размер корпуса) АКБ имеют ограниченную емкость. 12-вольтовые аккумуляторы производятся емкостью до нескольких сотен Ач. Хорошая батарея на 200 Ач весит 60-70 кг. Из-за этого главным образом используются аккумуляторы до 250 Ач.

Однако очень часто потребности превышают данную емкость. В таких случаях можно применить параллельное соединение аккумуляторов.

Благодаря этому решению, блоки с батарейками не имеют ограничения по пропускной способности, и в то же время их сборка, разборка, перемещение возможны без грузоподъемного оборудования.

Например, чтобы получить емкость 400 Ач и 12 В, надо соединить следующие аккумуляторы:

• две батареи 200 Ач (2 х 200 Ач = 400 Ач);
• пять батарей 80 Ач (5 х 80 Ач = 400 Ач);
• две батареи 100 Ач и одна 200 Ач (2 х 100 Ач + 200 Ач = 400 Ач).

Аналогично любые другие комбинации.

Емкость созданного таким образом набора равна сумме емкостей отдельных аккумуляторов. При этом надо соединить одноименные полюса батарей.

Подключение аккумулятора

Как подключить аккумулятор к нагрузке, зависит от числа элементов и нагрузочного тока:

1. При небольшом количестве аккумуляторов и нагрузке или зарядке с малым током различия в отдаче энергии отдельных элементов будут незначительны. Можно подключать нагрузку и зарядку к первой батарее;
2. Способ подсоединения, когда «минус» к нагрузке и зарядке подсоединяется от первой батареи, а «плюс» – от последней, рекомендуется для балансировки аккумуляторов под нагрузкой во время зарядки с высоким током или, когда в параллель подключается много элементов. Это позволяет оптимизировать распределение напряжения.

Предпочтительное подключение параллельно соединенных элементов

Важно! Второй способ подключения аккумулятора подходит для всех случаев.

Принципы параллельного подключения

Наилучшие результаты можно получить, объединив аккумуляторы с одинаковыми параметрами:

• емкость;
• степень износа;
• внутреннее сопротивление.

Хотя требования к аналогичности параметров в данном случае намного ниже, чем, когда используется последовательное соединение аккумуляторов. Основным условием является идентичное номинальное напряжение. Но можно комбинировать:

• батареи различной емкости;
• аккумуляторы разных производителей;
• даже значительно отличающиеся по степени износа.

Важно! В случае параллельного подключения нельзя использовать поврежденные батареи с низким внутренним сопротивлением. Применение поврежденных или сильно изношенных аккумуляторов экономически необоснованно – они потребляют энергию оставшихся элементов, что снижает доступную мощность всего комплекта.

Проверка подключения

Перед сборкой нескольких аккумуляторов следует проверить каждую батарею отдельно. Это позволит избежать потерь и даже выхода из строя элементов.

1. Использование батареи с очень низкой емкостью не опасно, но не имеет смысла, так как не способно увеличивать мощность, однако возрастет риск будущих проблем;
2. Если оставить комбинацию параллельных батарей подключенной, при одной из них с низким током короткого замыкания и потребляющей много энергии, то сохранение этого состояния в течение длительного времени приведет к разрядке других батарей и ограничению эффективности;
3. Аккумулятор с небольшим током короткого замыкания, но имеющий значительную емкость может быть полезен, только если энергия потребляется в течение короткого времени после окончания зарядки. Такой комплект требует постоянного контроля, поскольку сопротивление нагрузки может упасть до опасного уровня;
4. Проверенные батареи следует заряжать так, чтобы их напряжение было одинаковым. Параллельное соединение заряженных и разряженных аккумуляторов приводит к внезапному сильному току. Заряженный элемент будет быстро разряжаться, а разряженный еще быстрее. Масштаб этого явления зависит от разности напряжений и мощностей.

Например, для аккумулятора 200 Ач не будет опасным подключение второго на 7 Ач, независимо от уровня разряда. В то же время с разностью напряжения во время подключения небольшая батарея будет испытывать значительную потерю мощности, что может довести вплоть до повреждения ее корпуса.

Советы по подключению

Подсоединять аккумулятор к машине при использовании различных схем соединения надо с соблюдением следующих правил:

1. Использовать батареи того же производителя, по типу, сроку эксплуатации;
2. Так как при параллельном соединении можно увеличить потребляемый ток, надо убедиться, что поперечное сечение кабелей достаточно, чтобы его выдержать;
3. Перед установкой необходимо зачистить все контакты и использовать только надежные зажимы;
4. Регулярно проверять соединения.

Советы по установке аккумулятора

1. Проверить правильное закрепление аккумулятора в машине, чтобы предотвратить его смещения и удары;
2. Аксессуары с высокой потребляемой мощностью надо подсоединять только к верхним клеммам, не используя для этого боковые зажимы;
3. Заменить кабели и соединения, подвергшиеся коррозии или механическим повреждениям;
4. Не поднимать и не перемещать батареи, пользуясь их выходными зажимами.

Параллельное соединение резисторов

Комбинация последовательного и параллельного соединения

Комбинация последовательного и параллельного соединения аккумуляторов обеспечивает большую гибкость в форме батареи. Требуемое напряжение и мощность становятся возможными с использованием стандартных ячеек. Высоковольтные батареи требуют тщательного сочленения, особенно при тяжелых нагрузках или при работе в условиях низких температур.

Параллельное соединение резисторов

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/posledovatelnoe-parallelnoe-soedinenie-akkumulyatorov.html

Соединение аккумуляторов последовательно и параллельно

Аккумулятор — допускающий повторную зарядку химический источник тока (гальванический элемент). Аккумуляторная батарея — объединенные в единый блок по определенной схеме несколько источников.

Каждый из них характеризуется емкостью (Ач), напряжением (В) и объемом запасенной энергии (кВт*ч), а схема соединения — особенности батареи. Зная их, можно самостоятельно изготовить аккумулирующий источник питания.

Выясним, что такое последовательно-параллельное, последовательное и параллельное подключение аккумуляторов, зачем их использовать и как это правильно делать.

Зачем соединять аккумуляторы в один блок?

При работе систем наблюдаются омические потери напряжения. Эта та часть затраченной энергии, которая преобразуется в тепло, не давая полезной работы. Объединяя аккумуляторы определенным образом, можно уменьшить потери, увеличив КПД.

Бывают случаи, когда для работы оборудования емкости одного гальванического элемента недостаточно. Покупать батарею большей емкости дорого, да и не всегда удобно (например, проблемы с размещением).

Практичнее объединить два однотипных химических источника энергии.

Запросы по характеристикам питания в различных областях различны.

Варианты подключения аккумуляторов

Подсоединение двух и более аккумуляторов выполняют:

• • Параллельно — увеличение емкости и силы тока аккумулирующего энергию блока.
  • Последовательно — увеличение напряжения.
  • Последовательно-параллельно — одновременное увеличение и емкостных параметров, и напряжения.

Где это работает? Переносная компьютерная техника работает на аккумуляторных батареях, в которых обычно 4 литий-ионных источника с номинальным напряжением 3.6 В соединены последовательно (суммарный параметр 14.4 В), а 2 элемента емкостью 2 400 мАч того же типа подключены параллельно (суммарный параметр 4 800 мАч).

Когда энергопотребление стандартизировано, используют стандарты аккумуляторов, которые тоже объединяются. Например, для запуска двигателя автомобиль расходует заданное количество электричества, которая расходуется и на подпитку противоугонных устройств, автоматики.

При увеличении нагрузки, требуется и увеличение характеристики блока.

Особенности параллельного подключения

• Нужно учитывать глубину разряда. Этот параметр есть у каждого элемента в цепи. Его обязательно учитывают при эксплуатации аккумуляторной батареи. НЕЛЬЗЯ разряжать источник ниже этого параметра.
• При эксплуатации блока также учитывают характеристики самораздяра.

Последовательное соединение аккумуляторов

Рабочее напряжение аккумуляторов может быть разным. Параметр колеблется в диапазоне — 0.5-48 Вольт. Если для запуска ДВС автомобиля, автономного питания электрооборудования или электроприводной спецтехники необходим другой диапазон, используют последовательное соединение аккумуляторов в единую цепь. Количество химических источников тока рассчитывается по характеристикам напряжения.

Принцип: объединяются разнополюсные клеммы гальванических элементов. Вывод «+» предыдущего источника соединяется с выводом «-» следующего. То есть вывод «+» первого элемента и вывод «-» последнего выводятся наружу. Они и будут анодом и катодом аккумуляторной батареи.

Предположим, что в цепи будут участвовать четыре 12-вольтных химических источников тока емкостью 200 А и мощностью 800 А*ч. При последовательном подсоединении суммарное напряжение аккумуляторной батареи будет равно 48 В, емкость батареи останется неименной.

Подобным способом объединяются химические источники тока в АКБ для автомобилей, автобусов и другой техники. Элементы упакованы в один корпус и объединены при помощи свинцовых шин. Из этого же материала изготавливают электроды элементов. Свинцовые части могут соединяться между собой не на механическом, а на молекулярном уровне, что предупреждает развитие коррозийных электрохимических реакций. Увеличен срок эксплуатации батареи.

Особенности последовательного подключения

• Одновременно можно подключать любое количество гальванических элементов, но все они в цепи должны быть одинаковыми и однотипными. Например, литий-ионные соединяют с литий-ионными, но не кадмий-никелевыми.
• Емкости всех химических источников тока должны быть одинаковыми (очень близкими по значению).
• Нужна балансировка заряда при этом типе сборки.

  Она обеспечит длительный срок службы батареи без дополнительной подзарядки, безопасность ее эксплуатации. Можно применять активный и пассивный метод балансировки.

• Если в цепи выходит из строя один аккумулятор, то менять придется все элементы.
• Если использовано последовательное подключение аккумуляторов, то выбору зарядного устройства нужно уделить особое внимание. Лучше использовать приспособления с контроллером заряда.

• Проводники должны выдерживать нагрузку в 3 раза превышающую номинальную.

Последовательно-параллельное соединение аккумуляторов

Схема объединения аккумуляторов, предполагающая использование различных типов подключения — параллельное и последовательное, носит название комбинированной или смешанной. Ее используют в тех случаях, когда нужно увеличить и емкость, и напряжение аккумуляторной батареи. Существует два способа соединения нескольких аккумуляторов последовательно и параллельно:

Принцип 1: последовательно объединяются элементы с необходимым рабочим напряжением, затем параллельно соединяются требуемое число сборок, способных обеспечить оптимальные параметры емкости.

Принцип 2: параллельно объединяются аккумуляторы для обеспечения необходимой емкости, затем элементы подключаются последовательно, чтобы было достигнуто нужное напряжение.

Предположим, что в цепи будут задействованы три 12-вольтовые аккумулятора с емкостью 200 А и мощностью 800 А*ч. Тогда аккумуляторная батарея будет иметь рабочее напряжение 36 В, емкость 600 А.

При смешанном подключении можно сформировать источник питания любых необходимых параметров. Но у процесса коммутации есть ряд ограничений, связанных с подзарядкой батареи и ее размещением.

Особенности смешанного подключения

• Увеличение тока и емкости требует грамотного подбора соединительных проводов. Чем параметры выше, тем больше сечение жилы.
• Рекомендуется при параллельно-последовательном объединении элементов использовать самозатухающие и негорючие провода.
• Расчет параметров проводят по техническим требованиям подключаемой нагрузки.

Меры предосторожности при подключении

• соблюдать правила безопасности при работе с электрическим током, одевать резиновые перчатки;
• предупредить создание цепи прохождения электротока через человеческое тело;
• избегать коротких замыканий;
• не пренебрегать полярностью;
• к клеммам АКБ голыми руками не прикасаться;
• не собирать аккумуляторы, подключенные к нагрузкам (раздельно перепроверить каждый перед включением в цепь);
• зарядное устройство нужно отключить перед тем, как подключать батарею;
• применять инструменты с изолированными рукоятками;
• не пренебрегать параметрами тока АКБ и нагрузки перед тем, как воспользоваться блоком;
• соединительные контакты должны быть надежными и изолированными;
• сборку защитить изоляционным корпусом от попадания влаги;
• применять одинаковые аккумуляторы по параметрам, степени износа;
• перед тем, как воспользоваться сборкой, протестировать ее на предмет некорректного соединения клемм.

При исправлении ошибок первоначально отсоединяют нагрузку (зарядное устройство), затем только проводят переделку блока.

Ошибки коммутации и их последствия

. Некорректное объединение химических источников тока повлечет за собой:

• Формирование короткозамкнутого контура. В гальванических элементах начнется химическая реакция, которая приведет к вытеканию электролита, короблению корпуса, взрыву, возгоранию (характерно для параллельного соединения).
• Размыкание контура. Во время подключения нагрузки сгенерируется обратный электроток через некорректно подсоединенный источник. Это приведет к быстрому выходу из строя блока (характерно для последовательного соединения).
• Продолжительное короткое замыкание. Результат — расплавление проводов, возгорание, коробление корпуса, химическая реакция внутри источников, воспламенение, утечка электролита и взрыв.
• Кратковременное замыкание. Результат — снижение емкости, порча электродов.
• Перегрев и оплавление проводников. Результат — короткое замыкание (если некорректно подобран проводник по сечению).