English
русский
Дом / Новости / Новости отрасли / Параллельное подключение аккумуляторов: правила подключения, баланс токов и безопасность
Новости отрасли
Две батареи 12 В 100 Ач, соединенные параллельно, дают 12 В и 200 Ач. Напряжение не меняется, емкость увеличивается в два раза. Это единственное предложение отвечает на большую часть того, что люди ищут, а также скрывает ту часть, которая действительно вызывает проблемы при реальных установках.
Почти каждый параллельный крах банков связан с одними и теми же тремя причинами: неравные пути прохождения кабелей, разное состояние аккумуляторов и отсутствие защиты для каждой ветви. Батареи были в порядке. Проводки не было.
Далее следует, как параллельное соединение ведет себя на практике, как его подключить так, чтобы каждая ветвь получала свою долю, что можно и нельзя смешивать, и где должна находиться защита.
Что на самом деле меняет параллельное подключение батарей
Параллельность означает положительное к положительному, отрицательное к отрицательному. Напряжение батареи равно напряжению одного устройства, а емкость в ампер-часах складывается. Энергия, которая представляет собой ампер-часы, умноженные на вольты, также суммируется, поэтому параллельный и последовательный аккумуляторы, построенные из одних и тех же элементов, могут удерживать одинаковое общее количество кВтч, подавая их при очень разных напряжениях.
Серия делает обратное: напряжение увеличивается, мощность остается неизменной. Они объединяются в последовательно-параллельные цепи всякий раз, когда системе требуется как более высокое напряжение, так и большее время работы.
Есть и второй эффект, который редко попадает в краткие руководства. Внутреннее сопротивление падает. Десять параллельно соединенных батарей имеют сопротивление примерно в десять раз меньше, чем одна батарея, что снижает падение напряжения под нагрузкой и распределяет ток по большему количеству ячеек.
| Параметр | Серия | Параллельно | Серия-Parallel |
|---|---|---|---|
| Напряжение банка | Добавляет | Без изменений | Добавляет per string |
| Емкость (Ач) | Без изменений | Добавляет | Добавляет per string |
| Общая энергия (кВтч) | Добавляет | Добавляет | Добавляет |
| Внутреннее сопротивление | Добавляет | водопад | Смешанный |
| Ток на единицу | Идентичный | Разделить по количеству филиалов | Разделить внутри строк |
| Балансировка фокуса | Уровень ячейки | Уровень филиала | Оба уровня |
Посчитайте цифры на реальной работе: система 48 В, построенная из восьми батарей 12 В 100 Ач, расположенных четыре последовательно и две параллельно, обеспечивает напряжение 48 В, 200 Ач и 9,6 кВтч. Ослабьте одну клемму на одной ноге, и полезная энергия незаметно упадет до 7 кВтч, в то время как вольтметр все еще показывает 48 В.
Почему филиалы никогда не делят ток поровну
Параллельный блок рассматривается как одна большая батарея, но это не одна большая батарея. Каждая ветвь имеет свое сопротивление, и ток каждый раз идет по самому легкому пути. Эта асимметрия возникает в четырех местах:
- Различия в сопротивлении. Производственные допуски, старение и температура — все это приводит к изменению внутреннего сопротивления. Ветвь с самым низким сопротивлением пропускает дополнительный ток, нагревается и стареет быстрее, что повышает ее сопротивление и снова направляет ток обратно к ней.
- Неравная длина кабеля. Батарея, ближайшая к общей точке соединения, имеет самый короткий путь и обеспечивает наибольший ток.
- Разные состояния заряда. Литий-железо-фосфат имеет очень пологую кривую напряжения. Две батареи LFP с разницей в 10 процентов заряда могут располагаться на клеммах на расстоянии всего 20 мВ, чего недостаточно для создания полезного балансировочного тока, но достаточно, чтобы поддерживать медленный циркулирующий ток в течение нескольких часов.
- Контактное сопротивление. Плохое обжатие или затяжка болта с моментом затяжки ниже требуемого добавляют несколько миллиомов. При токе 100 А эти миллиомы становятся настоящим теплом и реальными потерями.
Банк по-прежнему обеспечивает свою проектную мощность на бумаге. Страдает полезная емкость и срок службы, потому что в тот момент, когда одна ветвь отключается, весь банк перестает разряжаться вместе с ней. Если этот компромисс имеет значение для вашего проекта, стоит прочитать больше о как конструкция банка влияет на срок службы и эффективность аккумуляторных батарей .
Схема проводки определяет, какую емкость вы действительно можете использовать
Существует три макета, и они не одинаково хороши:
- Цепочка ромашек. Основной кабель приземляется на первую батарею, затем переходит к следующей и следующей. Это самая простая в сборке конструкция, при которой сильнее всего нагружаются первая и последняя батареи. Две батарейки это терпят. Три и более — нет.
- Диагональное соединение. Положительное преимущество на одном конце банка, отрицательное преимущество на другом конце. Это достаточно хорошо выравнивает сопротивление цепи для двух-четырех батарей и является разумным значением по умолчанию для большинства батарей 12 В и 24 В.
- Шинное соединение. Каждая ветвь подводит кабель одинаковой длины к одной и той же медной шине, и каждая ветвь становится отдельной петлей. Свыше четырех ветвей или примерно 500 Ач — это единственная схема, которую стоит рассмотреть.
Какой бы маршрут вы ни выбрали, придерживайтесь трех правил: одинаковое сечение и длина кабеля на каждом ответвлении , общее падение напряжения в кабеле ниже 2 процентов от напряжения системы, а клеммы затянуты в соответствии со спецификациями производителя, а не на ощупь.
Что можно и что нельзя смешивать в параллельном банке
Здесь теряются деньги. Краткий справочник по комбинациям, о которых люди действительно спрашивают:
| Комбинация | Вердикт | Почему |
|---|---|---|
| Та же химия, то же напряжение, разные Ач. | Условный | Напряжение ограничено, поэтому оба остаются в ногу, но меньший блок работает с более высоким коэффициентом C, стареет первым, а его BMS ограничивает полезную мощность. |
| Различные химические составы (литий плюс свинцово-кислотный) | Нет | Их напряжения окончания заряда различаются, поэтому они никогда не могут быть заполнены одновременно, и циркулирующий ток появляется в момент прекращения зарядки. |
| Новая батарея плюс сильно разряженная батарея | Нет | Различное сопротивление и разная полезная емкость создают постоянный циркулирующий ток даже в состоянии покоя. |
| Тот же химический состав, разные клеточные классы | Избегайте | Текущее разделение столь же равномерно, как и исходная градуировка ячеек. |
Прежде чем пытаться выполнить какое-либо условное сопряжение, измерьте. Напряжение холостого хода в пределах 50 мВ после двух часов покоя, внутреннее сопротивление в пределах 10 процентов, степень заряженности в пределах 5 процентов. Если вы не сделаете ни одного из этих шагов, честный ответ — нет. Все начинается с клетки, и это помогает понять что такое элементы аккумуляторной батареи и почему важна сортировка перед сборкой .
Батарейные элементы Введение продукта: Посмотреть продукт → Защита должна присутствовать в каждой параллельной ветви
Это шаг, который пропускают большинство самодельных параллельных банков. Если в кабеле на одной из ветвей происходит короткое замыкание, любая другая батарея запитывает эту неисправность. Три батареи емкостью 100 Ач каждая могут выдать примерно 200 А при коротком замыкании, что означает, что через кабель, который может быть рассчитан только на 120 А, протекает около 600 А.
Поэтому каждому филиалу необходимо свое собственное устройство:
- Предохранитель установлен на положительной клемме аккумулятора, а не на дальнем конце кабеля.
- Номинал выше максимального продолжительного тока ветки и ниже допустимой нагрузки кабеля.
- Номинал прерывания выключателя превышает предполагаемый ток короткого замыкания на банковских терминалах.
- Средство независимой изоляции каждой ветки, чтобы одна вышедшая из строя батарея не развалила всю банку.
Главный предохранитель защищает шину. Он ничего не делает для неисправности, которая находится внутри одной ветки. Защита ветвей защищает ветку.
Масштабирование параллельного соединения от ячеек до полноценных систем
Параллельное соединение происходит на трех уровнях, и каждый из них имеет свой режим отказа.
Уровень клетки. Ячейки соединяются параллельно в группы емкости, а затем эти группы соединяются последовательно для повышения напряжения. Здесь решается вопрос распределения тока, задолго до того, как будет закреплен единый терминал. Клетки из одной производственной партии, подобранные по степени внутренней устойчивости, устраняют большую часть изменчивости, с которой в противном случае пришлось бы бороться позже.
Уровень пакета. Целые пакеты соединены параллельно на шине постоянного тока, и порядок действий обычный: одинаковые длины кабелей, предохранители на каждую ветвь, изоляция на каждую ветвь. Пакет, в котором уже есть соответствующие элементы и система управления температурой, экономит огромный объем пуско-наладочных работ по сравнению со сборкой той же емкости из отдельных блоков.
Аккумуляторный аккумулятор с жидкостным охлаждением Описание продукта: Аккумуляторная батарея с жидкостным охлаждением использует эффективные возможности теплообмена жидкости для управления рабочей температурой батареи. ... Посмотреть продукт → Системный уровень. Система управления аккумулятором берет на себя управление. Он отслеживает ток и состояние заряда каждой цепочки, ограничивает заряд и разряд на стороне постоянного или переменного тока, а также балансирует цепочки после сбоя. Чем крупнее установка, тем больше вопрос проектирования смещается от того, как соединить батареи вместе, к тому, как выбрать оборудование, которое было согласовано еще до его поставки.
Универсальная система хранения энергии для жилых помещений Описание продукта: Универсальная система хранения энергии для жилых помещений представляет собой универсальный продукт кабинетного типа, сочетающий в себе гибридный инвертор и штабелируемый аккумуляторный мод... Посмотреть продукт → Параллельное подключение аккумуляторов — это простая арифметика, основанная на наборе правил установки. Емкость увеличивается, напряжение сохраняется, и аккумулятор работает так же хорошо, как и его самый слабый путь выравнивания.
Если ничего не помогает, запомните четыре вещи: подключайте по диагонали или шине, следите за тем, чтобы все ответвленные кабели были одинаковой длины и сечения, предохраняйте каждую ветвь на батарее и сопоставляйте элементы, прежде чем сопоставлять количества. Сделайте это, и параллельная батарея будет вести себя как одна большая батарея. Пропустите их, и это будет похоже на спор нескольких батарей.
