Conoscenza del cablaggio di batterie in file e paralleli

Quando si tratta di costruire un impianto solare, uno degli aspetti più importanti da considerare è il collegamento delle batterie. Due metodi comuni sono il collegamento in serie o in parallelo. Ogni metodo presenta vantaggi e potenziali problemi, quindi è importante comprenderne le differenze prima di sceglierne uno.

Parte 1 Tutto sui circuiti in serie

1.1 Che cosa è il collegamento in serie delle batterie?

Per aumentare la tensione di uscita complessiva di un pacco batteria, si utilizza spesso il collegamento in serie di batterie LiFePO4. Questo metodo prevede il collegamento in serie di più celle, con il terminale positivo di una cella collegato al terminale negativo della cella successiva fino al raggiungimento della tensione richiesta. Sebbene la capacità complessiva del pacco batteria rimanga la stessa di quella di una singola cella, questo metodo fornisce una tensione di uscita maggiore. Grazie alla sua capacità di fornire alta tensione, il collegamento in serie è spesso utilizzato in applicazioni come veicoli elettrici, impianti solari e sistemi di alimentazione di backup per edifici.

Supponiamo che tu ne cambi quattro Batterie da 12,8 V 100 Ah in serie. In questo caso, si ottiene una tensione combinata di 51,2 V, mentre la capacità della batteria, misurata in ampere-ora (Ah), rimane invariata a 100 Ah.

1.2 Le funzioni del circuito in serie

• Aumento della tensione di uscita: Collegando le celle in serie, la tensione di uscita viene aumentata per soddisfare i requisiti delle applicazioni ad alta tensione.
• Fonte di energia efficiente: I circuiti in serie possono fornire una fonte di alimentazione efficiente per dispositivi che richiedono alta tensione e bassa corrente. Questo perché la tensione aumenta mentre la capacità totale rimane invariata.
• Gestione della batteria: Durante la carica o la scarica di batterie collegate in serie, il sistema può essere facilmente gestito gestendo le tensioni su ciascuna cella.
• Sicurezza:I circuiti in serie sono meno soggetti al surriscaldamento perché ogni cella distribuisce il carico in modo uniforme. Questo riduce la probabilità che una singola cella si sovraccarichi o si surriscaldi, aumentando la sicurezza del pacco batteria.
• Scalabilità:Il collegamento in serie consente la scalabilità, ovvero è possibile aggiungere celle supplementari in base alle necessità per aumentare la tensione di uscita complessiva del sistema.

1.3 I possibili problemi di collegamento in serie

• Capacità complessiva ridotta:Sebbene la tensione di uscita aumenti quando le celle sono collegate in serie, la capacità totale del sistema di batterie rimane la stessa, quindi è possibile immagazzinare meno energia.
• Rischio di scarica profonda:Se una cella di un pacco batteria collegato in serie si scarica al di sotto del livello minimo di sicurezza, può causare danni permanenti o persino il guasto di quella cella e potenzialmente di altre celle in serie.
• Requisiti amministrativi complessi:Quando le celle sono collegate in serie, devono essere gestite con attenzione per evitare sovraccarichi o sottocariche, che possono portare a una carica sbilanciata e, a loro volta, compromettere la salute generale del sistema della batteria.

Per mitigare questi problemi, è importante assicurarsi che tutte le celle del pacco batteria collegato in serie abbiano capacità ed età simili. Powerqueen consiglia di aggiungere nuove batterie al banco batterie entro tre mesi dall'acquisto della batteria originale. Questo garantisce che le nuove batterie abbiano una durata del ciclo di carica paragonabile a quella delle batterie attuali e possano essere facilmente integrate nel sistema esistente. Anche una carica corretta e il monitoraggio della tensione del pacco batteria sono essenziali per prevenire sovraccarichi e garantirne un funzionamento efficiente.

Parte 2 Tutto sui circuiti paralleli

2.1 Che cosa è il collegamento in parallelo delle batterie?

Il collegamento in parallelo delle batterie consiste nel collegare più batterie, con il polo positivo al polo positivo e il polo negativo al polo negativo. In questa configurazione, la tensione di uscita del banco batterie rimane la stessa di una singola batteria, ma la capacità totale del sistema aumenta. Il collegamento in parallelo è spesso utilizzato in applicazioni che richiedono un elevato accumulo di energia, come sistemi solari off-grid o veicoli elettrici che richiedono un'autonomia prolungata.

Ad esempio, chiudi quattro Batterie da 12,8 V 100 Ah in parallelo. In questo caso, si ottiene una capacità combinata di 400 Ah, mentre la tensione rimane invariata a 12,8 V.

2.2 Le funzioni del collegamento parallelo

• Capacità aumentata: La funzione principale del collegamento parallelo è quella di aumentare la capacità totale del sistema di batterie mantenendo costante la tensione di uscita.
• Uso efficiente dell'energia: Il collegamento in parallelo consente ai dispositivi di assorbire più corrente senza influire sulla tensione complessiva del sistema, garantendo così un utilizzo più efficiente dell'energia.
• A lungo termine: Il collegamento parallelo è spesso utilizzato in applicazioni in cui è richiesta una maggiore autonomia, come ad esempio nei sistemi di alimentazione solare fuori rete o nei veicoli elettrici.
• Affidabilità migliorata:Combinando più batterie in parallelo, il sistema diventa meno dipendente da una singola batteria, il che ne migliora l'affidabilità.
• Amministrazione semplice:Poiché ogni batteria in un circuito parallelo riceve la stessa tensione, è possibile caricarle e scaricarle individualmente senza influire sulle altre batterie del sistema.
• Scalabilità: I collegamenti paralleli consentono la scalabilità aggiungendo più batterie in base alle necessità per aumentare la capacità complessiva del sistema.

2.3 I possibili problemi di collegamento parallelo

Sebbene la connessione parallela offra numerosi vantaggi, presenta anche potenziali rischi e sfide che devono essere presi in considerazione.

• Aumento del rischio di sovraccarico e surriscaldamento:Il collegamento in parallelo aumenta la capacità complessiva del sistema di batterie, rendendo più facile l'assorbimento di una corrente superiore a quella che le batterie possono gestire, con conseguente sovraccarico, surriscaldamento e persino rischi di incendio.
• Difficoltà nel bilanciamento della carica tra le batterie:Quando le batterie sono collegate in parallelo, possono sbilanciarsi a causa delle fluttuazioni della loro capacità o età, con conseguente riduzione delle prestazioni e della durata.
• Efficienza ridotta:I collegamenti paralleli possono comportare una riduzione dell'efficienza perché la resistenza interna di ciascuna batteria influisce sulla resistenza complessiva del sistema, il che può ridurre la quantità di potenza fornita al carico.

Parte 3 Confronto tra collegamento in serie e in parallelo delle batterie LiFePO4

In questa sezione discuteremo le somiglianze e le differenze tra i circuiti delle batterie LiFePO4 in serie e in parallelo.

3.1 Somiglianze:

• Capacità di aumentare le prestazioni complessive della batteria:Sia il collegamento in serie che quello in parallelo possono migliorare le prestazioni complessive del pacco batteria. Il collegamento in serie aumenta la tensione di uscita, mentre il collegamento in parallelo ne aumenta la capacità.
• Utilizzo in varie applicazioni:Sia i circuiti in serie che quelli in parallelo vengono utilizzati in numerose applicazioni, ad esempio nei camper, nelle barche, nelle case solari, nei veicoli elettrici e in altri sistemi fuori rete.

3.2 Differenze:

• Tensione di uscita:Il collegamento in serie aumenta la tensione di uscita complessiva del pacco batteria, mentre il collegamento in parallelo non modifica la tensione di uscita di una singola cella o batteria.
• Capacità:Il collegamento in parallelo aumenta la capacità totale del pacco batteria, mentre il collegamento in serie non influisce sulla capacità, ma solo sulla tensione di uscita.
• Efficienza:Il collegamento in parallelo è generalmente più efficiente del collegamento in serie perché ogni cella o batteria viene caricata e scaricata in modo indipendente, mentre il collegamento in serie può essere compromesso se una cella o una batteria si guasta.

In sintesi, sia il collegamento in serie che quello in parallelo delle batterie LiFePO4 offrono vantaggi simili, ma differiscono in termini di tensione di uscita, capacità ed efficienza. La scelta del tipo di collegamento dipende dall'applicazione specifica e dalle caratteristiche prestazionali desiderate.

Parte 4 Domande frequenti sulla connessione in serie e in parallelo delle batterie

4.1 Quante batterie si possono collegare in serie?

Il numero di batterie che possono essere collegate in serie dipende in genere dalla batteria e dal suo produttore. Ad esempio, Regina del potereCollegate fino a quattro batterie LiFePO4 in serie per creare un sistema a 48 volt. Per evitare di superare il limite raccomandato per le batterie collegate in serie, è importante consultare il produttore della batteria.

4.2 Quante batterie si possono collegare in parallelo?

In generale, non esiste limite al numero di batterie che possono essere collegate in parallelo, purché siano identiche e abbiano le stesse specifiche.Tuttavia, è essenziale assicurarsi che le dimensioni del cavo della batteria e il sistema di ricarica siano in grado di gestire l'aumento di corrente assorbito dal collegamento in parallelo. Si raccomanda sempre di seguire le linee guida del produttore e di consultare un professionista quando si collegano più batterie in parallelo, per garantire prestazioni e sicurezza ottimali.

4.3 Le batterie durano più a lungo se collegate in serie o in parallelo?

Il collegamento in serie e in parallelo delle batterie ha effetti diversi sulla loro durata, quindi è difficile affermare con certezza quale tipo di collegamento faccia durare più a lungo le batterie.

In un collegamento in serie, le batterie sono collegate tra loro con i terminali positivi collegati ai terminali negativi, con conseguente aumento della tensione di uscita. Questa configurazione può sottoporre la batteria a maggiore stress e calore, riducendone la durata complessiva. Se una cella si guasta o si degrada, può avere un impatto negativo sull'intera batteria.

D'altra parte, nel collegamento in parallelo, le batterie sono collegate tra loro, con i terminali positivi collegati ai terminali positivi e i terminali negativi collegati ai terminali negativi. La tensione di uscita rimane la stessa di una batteria singola, ma la capacità aumenta. Il collegamento in parallelo distribuisce il carico in modo più uniforme tra le celle, riducendo il rischio di surriscaldamento e la probabilità di guasti prematuri dovuti a sovraccarico.

In generale, la durata della batteria dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di batteria, le modalità di utilizzo, la manutenzione e le condizioni di temperatura. La durata delle batterie in serie o in parallelo dipende dalle specifiche della situazione. È sempre consigliabile seguire le raccomandazioni del produttore e consultare un professionista quando si collegano più batterie in serie o in parallelo per garantire prestazioni, sicurezza e longevità ottimali.

Conclusione

In sintesi, quando si costruisce un impianto solare o altri sistemi off-grid, è importante scegliere il tipo di collegamento corretto per le batterie. Sia i collegamenti in serie che quelli in parallelo presentano vantaggi e svantaggi e la scelta dipende dalle esigenze specifiche e dall'applicazione.

Il collegamento in serie è ideale per applicazioni che richiedono alta tensione, mentre il collegamento in parallelo offre una maggiore capacità per un'autonomia più lunga. Ogni metodo di collegamento presenta potenziali problemi, come il rischio di surriscaldamento o una riduzione dell'efficienza. Per mitigare questi rischi, una corretta gestione e manutenzione della batteria sono fondamentali.

Quando si collegano le batterie in serie o in parallelo, si raccomanda di seguire le linee guida del produttore e di consultare un esperto per garantire prestazioni, sicurezza e longevità ottimali. Con il corretto tipo di collegamento e una corretta gestione della batteria, è possibile massimizzare le prestazioni e la capacità di accumulo di energia del pacco batterie per applicazioni off-grid.