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Wissen über die Verkabelung von Batterien in Reihen und Parallel

Wissen über die Verkabelung von Batterien in Reihen und Parallel

, por Sally Zhuang, 13 Tiempo mínimo de lectura

Wenn es um den Bau einer Solarstromanlage geht, ist eine der wichtigsten Überlegungen, wie Sie Ihre Batterien anschließen. Zwei gängige Methoden sind das Verbinden von Batterien in Reihe oder parallel. Jede Methode hat ihre Vorteile und potenziellen Probleme, daher ist es wichtig, die Unterschiede zwischen ihnen zu verstehen, bevor Sie sich für eine entscheiden.

Inhaltsverzeichnis

Teil 1 Alles über Reihenschaltung

Teil 2 Alles über Parallelschaltung

Teil 3 Vergleich zwischen Reihen- und Parallelschaltung von LiFePO4 Batterien

Häufig gestellte Fragen zu Batterie Reihen- und Parallelschaltung

Teil 1 Alles über Reihenschaltung

1.1 Was ist Batteriereihenschaltung?

Wenn es darum geht, die Gesamtspannungsabgabe eines Batteriepacks zu erhöhen, wird häufig eine Reihenschaltung von LiFePO4-Batterien verwendet. Dabei werden mehrere Zellen nacheinander verbunden, wobei der Pluspol einer Zelle mit dem Minuspol der nächsten Zelle verbunden wird, bis die erforderliche Spannung erreicht ist. Während die Gesamtkapazität des Batteriepacks dieselbe wie die einer einzelnen Zelle bleibt, bietet dieses Verfahren eine erhöhte Ausgangsspannung. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Hochspannung bereitzustellen, wird die Reihenschaltung häufig in Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, Solarstromsystemen und Notstromversorgungen für Gebäude verwendet.

Reihenschlatung von LiFePO4 Batterien

Angenommen, Sie schalten vier 12,8V 100 Ah Batterien in Reihe. In diesem Fall haben Sie eine kombinierte Spannung von 51,2 V, während die Batteriekapazität, die in Amperestunden (Ah) gemessen wird, unverändert bei 100 Ah bleibt.

1.2 Die Funktionen der Reihenschaltung

Erhöhte Ausgangsspannung: Durch Reihenschaltung der Zellen wird die Ausgangsspannung erhöht, um den Anforderungen von Hochvoltanwendungen gerecht zu werden.
Effiziente Stromquelle: Reihenschaltungen können eine effiziente Stromquelle für Geräte darstellen, die eine hohe Spannung und einen niedrigen Strom benötigen. Dies liegt daran, dass die Spannung ansteigt, während die Gesamtkapazität gleich bleibt.
Batteriemanagement: Beim Laden oder Entladen von in Reihe geschalteten Batterien kann das System einfach verwaltet werden, indem die Spannungen an jeder Zelle verwaltet werden.
Sicherheit: Reihenschaltungen sind weniger anfällig für Überhitzung, da jede Zelle die Last gleichmäßig aufteilt. Somit wird die Wahrscheinlichkeit verringert, dass eine einzelne Zelle überlastet oder überhitzt wird, was die Sicherheit des Batteriepacks erhöht.
Skalierbarkeit: Die Reihenschaltung ermöglicht die Skalierbarkeit, was bedeutet, dass zusätzliche Zellen nach Bedarf hinzugefügt werden können, um die Gesamtspannungsausgabe des Systems zu erhöhen.

1.3 Die möglichen Probleme der Reihenschaltung

Reduzierte Gesamtkapazität: Während sich die Ausgangsspannung bei Reihenschaltung der Zellen erhöht, bleibt die Gesamtkapazität des Batteriesystems gleich, sodass weniger Energie gespeichert werden kann.
Risiko der Tiefentladung: Wenn eine Zelle in einem in Reihe geschalteten Batteriesatz unter ihr sicheres Mindestniveau entladen wird, kann dies zu dauerhaften Schäden oder sogar zum Ausfall dieser Zelle und möglicherweise anderer Zellen in der Reihe führen.
Komplexe Verwaltungsanforderungen: Wenn Zellen in Reihe geschaltet werden, müssen sie sorgfältig verwaltet werden, um eine Über- oder Unterladung zu vermeiden, die zu einer unausgeglichenen Ladung führen und sich wiederum auf den Gesamtzustand des Batteriesystems auswirken kann.

Um diese Probleme zu mindern, ist es wichtig sicherzustellen, dass alle Zellen in dem in Reihe geschalteten Paket ähnliche Kapazitäten und ein ähnliches Alter haben. Powerqueen empfiehlt, Ihrer Batteriebank neue Batterien hinzuzufügen, die innerhalb von drei Monaten nach dem Kauf Ihrer ursprünglichen Batterie gekauft werden. Dadurch wird sichergestellt, dass Ihre neuen Akkus eine vergleichbare Ladezykluslebensdauer wie Ihre aktuellen Akkus haben und einfach in Ihr bestehendes System integriert werden können. Richtiges Laden und Überwachen der Packspannung sind ebenfalls wesentlich, um ein Überladen zu verhindern und einen effizienten Betrieb des Batteriepacks zu erreichen.

Teil 2 Alles über Parallelschaltung

2.1 Was ist Batterieparallelschaltung?

Batterieparallelschaltung bezieht sich auf die Verbindung mehrerer Batterien Pluspol mit Pluspol und Minuspol mit Minuspol. In dieser Konfiguration bleibt die Ausgangsspannung der Batteriebank die gleiche wie bei einer einzelnen Batterie, aber die Gesamtkapazität des Systems wird erhöht. Die Parallelschaltung wird häufig in Anwendungen verwendet, in denen eine hohe Energiespeicherung erforderlich ist, wie z. b sistemas de energía solar fuera de la red o vehículos eléctricos donde se requiere un tiempo de funcionamiento más prolongado.

Parallelschaltung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien

Por ejemplo, conecta cuatro baterías de 12,8 V y 100 Ah en paralelo. En este caso tienes una capacidad combinada de 400Ah mientras que el voltaje se mantiene sin cambios en 12,8V.

2.2 Las funciones de la conexión en paralelo

Aumento de capacidad: La función principal de la conexión en paralelo es aumentar la capacidad general del sistema de batería manteniendo constante el voltaje de salida.
Uso eficiente de la energía: La conexión en paralelo permite que los dispositivos consuman más corriente sin afectar el voltaje general del sistema, lo que garantiza un uso más eficiente de la energía.
Tiempo de ejecución más prolongado: La conexión paralela se utiliza a menudo en aplicaciones donde se requiere un tiempo de ejecución más prolongado, como por ejemplo: b sistemas de energía solar fuera de la red o vehículos eléctricos
Fiabilidad mejorada: Al combinar varias baterías en paralelo, el sistema se vuelve menos dependiente de una sola batería, lo que mejora la confiabilidad del sistema.
Fácil de administrar: Debido a que cada batería en una conexión en paralelo recibe el mismo voltaje, se pueden cargar y descargar individualmente sin afectar otras baterías en el sistema.
Escalabilidad: Las conexiones paralelas permiten la escalabilidad al agregar más baterías según sea necesario para aumentar la capacidad general del sistema.

2.3 Los posibles problemas de la conexión en paralelo

Si bien el funcionamiento paralelo ofrece varios beneficios, también presenta riesgos y desafíos potenciales que deben tenerse en cuenta.
 
Mayor riesgo de sobrecarga y sobrecalentamiento: La conexión en paralelo aumenta la capacidad general del sistema de baterías, lo que facilita el consumo de más corriente de la que las baterías pueden soportar, lo que Esto provoca sobrecarga, sobrecalentamiento e incluso riesgo de incendio.
Dificultades para equilibrar las cargas entre baterías: Cuando las baterías se conectan en paralelo, pueden desequilibrarse debido a variaciones en su capacidad o antigüedad, lo que resulta en una reducción del rendimiento y la vida útil.
Eficiencia reducida: Las conexiones en paralelo pueden dar como resultado una eficiencia reducida porque la resistencia interna de cada batería afecta la resistencia general del sistema, lo que puede reducir la cantidad de energía entregada a la carga.
 

Parte 3 Comparación entre conexión en serie y en paralelo de baterías LiFePO4

En esta sección, discutiremos las similitudes y diferencias entre las conexiones en serie y en paralelo de las baterías LiFePO4.

LiFePO4 Batterien

Similitudes:

Capacidad de aumentar el rendimiento general de la batería: Tanto las conexiones en serie como en paralelo pueden mejorar el rendimiento general del paquete de batería. La conexión en serie aumenta el voltaje de salida mientras que la conexión en paralelo aumenta la capacidad.
Uso en diversas aplicaciones: Tanto los circuitos en serie como en paralelo se utilizan en una variedad de aplicaciones, como vehículos recreativos, embarcaciones, casas solares, vehículos eléctricos y otros sistemas fuera de la red.

Diferencias:

Salida de voltaje: La conexión en serie aumenta la salida de voltaje total del paquete de baterías, mientras que la conexión en paralelo no cambia el voltaje de salida de una celda o batería individual.
Capacidad: La conexión en paralelo aumenta la capacidad total del paquete de baterías, mientras que la conexión en serie no afecta la capacidad, solo el voltaje de salida.
Eficiencia: La conexión en paralelo es generalmente más eficiente que la conexión en serie porque cada celda o batería se carga y descarga de forma independiente, mientras que la conexión en serie puede verse comprometida si falla una celda o batería.

En resumen, las conexiones en serie y en paralelo de las baterías LiFePO4 tienen ventajas similares, pero difieren en términos de voltaje de salida, capacidad y eficiencia. La elección del tipo de conexión a utilizar depende de la aplicación específica y de las características de rendimiento deseadas.

Preguntas frecuentes sobre la conexión en serie y en paralelo de baterías

1. ¿Cuántas baterías puedes conectar en serie?

La cantidad de baterías que se pueden conectar en serie generalmente depende de la batería y de su fabricante. Por ejemplo, Power Queen permite conectar en serie hasta 4 de las baterías LiFePO4 para crear un sistema de 48 voltios. Para evitar exceder el límite recomendado para baterías conectadas en serie, es importante consultar con el fabricante de la batería.

2. ¿Cuántas baterías puedes conectar en paralelo?

Generalmente no hay límite en la cantidad de baterías que se pueden conectar en paralelo siempre que sean idénticas y tengan las mismas especificaciones. Sin embargo, es importante garantizar que el tamaño del cable y el sistema de carga de la batería puedan soportar el mayor consumo de corriente de la conexión en paralelo. Siempre se recomienda seguir las pautas del fabricante y buscar asesoramiento profesional al conectar varias baterías en paralelo para garantizar un rendimiento y seguridad óptimos.

3. ¿Las baterías duran más en serie o en paralelo?

Las baterías conectadas en serie y en paralelo tienen diferentes efectos en su vida útil, por lo que es difícil hacer una afirmación definitiva sobre qué tipo de conexión hará que las baterías duren más.

En una conexión en serie, las baterías están conectadas entre sí con terminales positivos conectados a terminales negativos, lo que resulta en un aumento del voltaje de salida. Esta configuración puede hacer que la batería esté sujeta a un mayor estrés y calor, lo que podría reducir su vida útil general. Si una celda falla o se deteriora, puede tener un impacto negativo en toda la batería.

Por otro lado, en conexión en paralelo, las baterías están conectadas entre sí con terminales positivos conectados a terminales positivos y terminales negativos conectados a terminales negativos. El voltaje de salida sigue siendo el mismo que el de una sola batería, pero la capacidad aumenta. La conexión en paralelo distribuye la carga de manera más uniforme entre las celdas, lo que reduce el riesgo de sobrecalentamiento y la probabilidad de fallas prematuras debido a sobrecargas.

En general, la vida útil de las baterías depende de varios factores, incluido el tipo de batería, los patrones de uso, el mantenimiento y las condiciones de temperatura. Que las baterías duren más en serie o en paralelo depende de las características específicas de la situación. Siempre es mejor seguir las recomendaciones del fabricante y buscar asesoramiento de expertos al conectar varias baterías en serie o en paralelo para garantizar un rendimiento, seguridad y longevidad óptimos.

Conclusión

En resumen, al construir un sistema de energía solar u otros sistemas fuera de la red, es importante elegir el tipo correcto de conexión para sus baterías. Tanto las conexiones en serie como en paralelo tienen sus ventajas y desventajas, y la elección depende de sus necesidades y aplicaciones específicas.

La conexión en serie es ideal para aplicaciones que requieren alto voltaje, mientras que la conexión en paralelo proporciona una mayor capacidad para un tiempo de ejecución más prolongado. Cada método de conexión tiene sus problemas potenciales, tales como: b el riesgo de sobrecalentamiento o reducción de la eficiencia. Para mitigar estos riesgos, la gestión y el mantenimiento adecuados de la batería son fundamentales.

Al conectar baterías en serie o en paralelo, se recomienda seguir las pautas del fabricante y buscar asesoramiento de expertos para garantizar un rendimiento, seguridad y longevidad óptimos. Con el tipo de conexión y la administración de la batería adecuados, puede maximizar el rendimiento y las capacidades de almacenamiento de energía de su paquete de baterías para aplicaciones fuera de la red.

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