Conhecimento da fiação de baterias em linhas e paralelos

Quando se trata de construir um sistema de energia solar, uma das considerações mais importantes é como você conecta suas baterias. Dois métodos comuns são conectar baterias em série ou em paralelo. Cada método tem suas vantagens e potenciais problemas, por isso é importante entender as diferenças entre eles antes de escolher um.

Parte 1 Tudo sobre circuitos em série

1.1 O que é conexão em série de baterias?

Quando se trata de aumentar a tensão de saída geral de uma bateria, frequentemente se utiliza uma conexão em série de baterias LiFePO4. Isso envolve a conexão de várias células em série, com o terminal positivo de uma célula conectado ao terminal negativo da próxima célula até que a tensão necessária seja atingida. Embora a capacidade geral da bateria permaneça a mesma de uma única célula, esse método proporciona um aumento na tensão de saída. Devido à sua capacidade de fornecer alta tensão, a conexão em série é frequentemente utilizada em aplicações como veículos elétricos, sistemas de energia solar e energia de reserva em edifícios.

Suponha que você troque quatro Baterias de 12,8 V 100 Ah em série. Neste caso, você tem uma tensão combinada de 51,2 V, enquanto a capacidade da bateria, medida em amperes-hora (Ah), permanece inalterada em 100 Ah.

1.2 As funções do circuito série

• Aumento da tensão de saída: Ao conectar as células em série, a tensão de saída é aumentada para atender aos requisitos de aplicações de alta tensão.
• Fonte de energia eficiente: Circuitos em série podem fornecer uma fonte de energia eficiente para dispositivos que requerem alta tensão e baixa corrente. Isso ocorre porque a tensão aumenta enquanto a capacitância total permanece a mesma.
• Gerenciamento de bateria: Ao carregar ou descarregar baterias conectadas em série, o sistema pode ser facilmente gerenciado controlando as tensões em cada célula.
• Segurança:Circuitos em série são menos propensos a superaquecimento porque cada célula compartilha a carga uniformemente. Isso reduz a probabilidade de uma única célula ficar sobrecarregada ou superaquecida, aumentando a segurança da bateria.
• Escalabilidade:A conexão em série permite escalabilidade, o que significa que células adicionais podem ser adicionadas conforme necessário para aumentar a saída de tensão geral do sistema.

1.3 Os possíveis problemas da conexão em série

• Capacidade geral reduzida:Embora a tensão de saída aumente quando as células são conectadas em série, a capacidade total do sistema de bateria permanece a mesma, portanto, menos energia pode ser armazenada.
• Risco de descarga profunda:Se uma célula em um conjunto de baterias conectado em série for descarregada abaixo do seu nível mínimo seguro, isso pode causar danos permanentes ou até mesmo falha dessa célula e possivelmente de outras células na série.
• Requisitos administrativos complexos:Quando as células são conectadas em série, elas devem ser gerenciadas com cuidado para evitar sobrecarga ou subcarga, o que pode levar a uma carga desequilibrada e, por sua vez, afetar a saúde geral do sistema da bateria.

Para mitigar esses problemas, é importante garantir que todas as células do conjunto conectado em série tenham capacidades e idades semelhantes. A Powerqueen recomenda adicionar novas baterias ao seu banco de baterias em até três meses após a compra da bateria original. Isso garante que suas novas baterias tenham uma vida útil de ciclo de carga comparável à das baterias atuais e possam ser facilmente integradas ao seu sistema existente. O carregamento adequado e o monitoramento da tensão do conjunto também são essenciais para evitar sobrecargas e garantir a operação eficiente do conjunto.

Parte 2 Tudo sobre circuitos paralelos

2.1 O que é conexão paralela de bateria?

O paralelismo de baterias consiste na conexão de várias baterias, uma com um positivo e outra com um negativo. Nessa configuração, a tensão de saída do banco de baterias permanece a mesma de uma única bateria, mas a capacidade total do sistema é aumentada. O paralelismo é frequentemente utilizado em aplicações que exigem alto armazenamento de energia, como sistemas de energia solar off-grid ou veículos elétricos que exigem maior autonomia.

Por exemplo, você fecha quatro Baterias de 12,8 V 100 Ah em paralelo. Neste caso, você tem uma capacidade combinada de 400 Ah, enquanto a tensão permanece inalterada em 12,8 V.

2.2 As funções da conexão paralela

• Capacidade aumentada: A principal função da conexão paralela é aumentar a capacidade total do sistema de bateria, mantendo a tensão de saída constante.
• Uso eficiente de energia: A conexão paralela permite que os dispositivos consumam mais corrente sem afetar a voltagem geral do sistema, garantindo assim um uso de energia mais eficiente.
• Longo prazo: A conexão paralela é frequentemente usada em aplicações que exigem maior tempo de execução, como sistemas de energia solar fora da rede ou veículos elétricos.
• Confiabilidade aprimorada:Ao combinar várias baterias em paralelo, o sistema se torna menos dependente de uma única bateria, o que melhora a confiabilidade do sistema.
• Administração fácil:Como cada bateria em um circuito paralelo recebe a mesma voltagem, elas podem ser carregadas e descarregadas individualmente sem afetar outras baterias no sistema.
• Escalabilidade: Conexões paralelas permitem escalabilidade adicionando mais baterias conforme necessário para aumentar a capacidade geral do sistema.

2.3 Os possíveis problemas da conexão paralela

Embora a conexão paralela ofereça diversas vantagens, ela também apresenta riscos e desafios potenciais que devem ser considerados.

• Aumento do risco de sobrecarga e superaquecimento:A conexão paralela aumenta a capacidade geral do sistema de bateria, facilitando o consumo de mais corrente do que as baterias podem suportar, o que pode causar sobrecarga, superaquecimento e até mesmo riscos de incêndio.
• Dificuldades no balanceamento de carga entre baterias:Quando as baterias são conectadas em paralelo, elas podem ficar desequilibradas devido a flutuações em sua capacidade ou idade, resultando em desempenho e vida útil reduzidos.
• Eficiência reduzida:Conexões paralelas podem resultar em eficiência reduzida porque a resistência interna de cada bateria afeta a resistência geral do sistema, o que pode reduzir a quantidade de energia fornecida à carga.

Parte 3 Comparação entre conexão série e paralela de baterias LiFePO4

Nesta seção, discutiremos as semelhanças e diferenças entre os circuitos de bateria LiFePO4 em série e em paralelo.

3.1 Semelhanças:

• Capacidade de aumentar o desempenho geral da bateria:Tanto a conexão em série quanto a em paralelo podem melhorar o desempenho geral da bateria. A conexão em série aumenta a tensão de saída, enquanto a conexão em paralelo aumenta a capacidade.
• Uso em diversas aplicações:Circuitos em série e em paralelo são usados ​​em uma variedade de aplicações, como trailers, barcos, casas solares, veículos elétricos e outros sistemas off-grid.

3.2 Diferenças:

• Saída de tensão:A conexão em série aumenta a tensão geral de saída do conjunto de baterias, enquanto a conexão paralela não altera a tensão de saída de uma célula ou bateria individual.
• Capacidade:A conexão paralela aumenta a capacidade total da bateria, enquanto a conexão em série não afeta a capacidade, mas apenas a tensão de saída.
• Eficiência:A conexão paralela é geralmente mais eficiente do que a conexão em série porque cada célula ou bateria é carregada e descarregada independentemente, enquanto a conexão em série pode ser afetada se uma célula ou bateria falhar.

Em resumo, as conexões de baterias LiFePO4 em série e em paralelo oferecem vantagens semelhantes, mas diferem em termos de tensão de saída, capacidade e eficiência. A escolha do tipo de conexão depende da aplicação específica e das características de desempenho desejadas.

Parte 4 Perguntas frequentes sobre conexão em série e em paralelo de baterias

4.1 Quantas baterias você pode conectar em série?

O número de baterias que podem ser conectadas em série geralmente depende da bateria e do seu fabricante. Por exemplo, Rainha do PoderConecte até quatro baterias LiFePO4 em série para criar um sistema de 48 volts. Para evitar exceder o limite recomendado para baterias conectadas em série, é importante consultar o fabricante da bateria.

4.2 Quantas baterias você pode conectar em paralelo?

Em geral, não há limite para quantas baterias podem ser conectadas em paralelo, desde que sejam idênticas e tenham as mesmas especificações.No entanto, é essencial garantir que o tamanho do cabo da bateria e o sistema de carregamento suportem o aumento do consumo de corrente da conexão em paralelo. É sempre recomendável seguir as instruções do fabricante e procurar aconselhamento profissional ao conectar várias baterias em paralelo para garantir desempenho e segurança ideais.

4.3 As baterias duram mais quando conectadas em série ou em paralelo?

Baterias conectadas em série e em paralelo têm efeitos diferentes em sua vida útil, por isso é difícil fazer uma afirmação definitiva sobre qual tipo de conexão faz as baterias durarem mais.

Em uma conexão em série, as baterias são conectadas com terminais positivos conectados a terminais negativos, resultando em um aumento na tensão de saída. Essa configuração pode submeter a bateria a maior estresse e calor, o que pode reduzir sua vida útil. Se uma célula falhar ou se degradar, isso pode impactar negativamente toda a bateria.

Por outro lado, na conexão paralela, as baterias são conectadas entre si, com terminais positivos conectados a terminais positivos e terminais negativos conectados a terminais negativos. A tensão de saída permanece a mesma de uma bateria única, mas a capacidade é aumentada. A conexão paralela distribui a carga de forma mais uniforme entre as células, reduzindo o risco de superaquecimento e a probabilidade de falha prematura por sobrecarga.

No geral, a vida útil da bateria depende de vários fatores, incluindo o tipo de bateria, padrões de uso, manutenção e condições de temperatura. A maior durabilidade das baterias em série ou em paralelo depende das especificidades de cada situação. É sempre melhor seguir as recomendações do fabricante e procurar aconselhamento profissional ao conectar várias baterias em série ou em paralelo para garantir desempenho, segurança e longevidade ideais.

Conclusão

Em resumo, ao construir um sistema de energia solar ou outros sistemas off-grid, é importante escolher o tipo de conexão correto para suas baterias. Tanto as conexões em série quanto as paralelas têm suas vantagens e desvantagens, e a escolha depende de seus requisitos e aplicação específicos.

A conexão em série é ideal para aplicações que exigem alta tensão, enquanto a conexão em paralelo proporciona maior capacidade para maior autonomia. Cada método de conexão tem seus problemas potenciais, como o risco de superaquecimento ou redução da eficiência. Para mitigar esses riscos, o gerenciamento e a manutenção adequados da bateria são essenciais.

Ao conectar baterias em série ou paralelo, recomenda-se seguir as instruções do fabricante e buscar aconselhamento especializado para garantir desempenho, segurança e durabilidade ideais. Com o tipo de conexão correto e o gerenciamento adequado da bateria, você pode maximizar o desempenho e a capacidade de armazenamento de energia do seu conjunto de baterias para aplicações off-grid.