Cómo cablear baterías de litio en paralelo o en serie

Una de las consultas más comunes es “¡Necesito más potencia!¿Tienes una batería que pueda darme más voltios o más amperios?”La respuesta es sí.Todas nuestras baterías se pueden conectar para producir más energía para hacer funcionar motores más grandes (voltaje – v) o capacidad adicional (amperios hora – Ah).Esto se llama cablear una batería en serie o en baterías de litio en paralelo.

Cablear una batería en serie es una forma de aumentar el voltaje de una batería.Por ejemplo, si conecta dos de nuestras baterías de 12 voltios y 10 Ah en serie, creará una batería que tiene 24 voltios y 10 amperios por hora.Dado que muchos motores eléctricos en kayaks, bicicletas y scooters funcionan con 24 voltios, esta es una forma común de conectar las baterías.

Cablear una batería en baterías de litio en paralelo es una forma de aumentar los amperios por hora de una batería (es decir, cuánto tiempo funcionará la batería con una sola carga).Por ejemplo, si conecta dos de nuestras baterías de 12 V y 10 Ah en paralelo, creará una batería de 12 voltios y 20 amperios-hora.Dado que muchos motores eléctricos pequeños, paneles solares, vehículos recreativos, botes y la mayoría de los dispositivos electrónicos domésticos funcionan con 12 voltios, esta es una forma común de crear una batería que durará mucho tiempo.

Las conexiones en serie implican conectar 2 o más baterías juntas para aumentar el voltaje del sistema de baterías, pero mantiene la misma clasificación de amperios por hora.Tenga en cuenta que en las conexiones en serie, cada batería debe tener el mismo voltaje y capacidad nominal, o puede terminar dañando la batería.Para conectar baterías en serie, conectas el terminal positivo de una batería al negativo de otra hasta lograr el voltaje deseado.Al cargar baterías en serie, debe utilizar un cargador que coincida con el voltaje del sistema.Le recomendamos que cargue cada batería individualmente, con un cargador multibanco, para evitar desequilibrios entre las baterías.

Si piensa en la electricidad como el agua que fluye a través de un sistema de tuberías, el voltaje se considera mejor como la presión del agua y también lo es la métrica por la cual podemos medir la fuerza con la que fluye la corriente eléctrica.Los amperios serían el tamaño de la tubería por la que fluye el agua y, por lo tanto, es la métrica por la cual medimos cuánta energía podemos generar en un momento dado.Entonces, los amperios por hora, en este caso de analogías de plomería, son una medida de cuántos galones de agua se mueven a través de sus tuberías a lo largo del tiempo.

Siempre he encontrado que esta imagen (y a muchos les gusta en Internet) es útil para explicar la electricidad.

Lo esencial

Los paquetes de baterías están diseñados conectando múltiples celdas en serie;cada celda suma su voltaje al voltaje terminal de la batería. Figura 1 a continuación se muestra una configuración típica de celda de batería de arranque BSLBATT 13.2V LiFePO4.

Las baterías pueden consistir en una combinación de conexiones en serie y en paralelo.Las celdas en paralelo aumentaron el manejo de corriente;cada celda se suma al total de amperios-hora (Ah) de la batería. El BSLBATT B-LFP12V 12AH es un ejemplo de una configuración en serie y en paralelo de baterías de litio.La configuración B-LFP12V 12AH, 13.2V / 12.4Ah, se muestra en Figura 2.

Una celda más débil en celdas conectadas en serie causaría un desequilibrio.Esto es especialmente crítico en una configuración en serie porque una batería es tan fuerte como la celda más débil (análogo al eslabón débil en la cadena).Es posible que una celda débil no falle de inmediato, pero puede drenarse (el voltaje cae por debajo de un nivel seguro, 2,8 V por celda) más rápidamente que las fuertes cuando se descargan.En carga, la celda débil puede llenarse antes que las sanas y sobrecargarse (voltaje superior a 3,9 V por celda).A diferencia de la analogía del eslabón débil en una cadena, una celda débil provoca tensión en las otras celdas sanas de una batería.Las celdas en paquetes múltiples deben coincidir, especialmente cuando se exponen a altas corrientes de carga y descarga. figura 3 a continuación se muestra un ejemplo de una batería con una celda débil.

Sistema de gestión de batería (BMS) Protección de celdas

Un BMS monitorea continuamente el voltaje de cada celda.Si el voltaje de una celda excede a los demás, los circuitos BMS trabajarán para reducir el nivel de carga de esa celda.Esto asegura que el nivel de carga de todas las celdas permanezca igual, incluso con la alta descarga (> 100 amperios) y la corriente de carga (> 10 amperios).

Una celda puede sufrir daños permanentes si se sobrecarga (sobrevoltaje) o se descarga (drena) en exceso una sola vez.El BMS tiene un circuito para bloquear la carga si el voltaje supera los 15,5 voltios (o si el voltaje de cualquier celda supera los 3,9 V).El BMS también desconecta la batería de la carga si se agota a menos del 5 % de la carga restante (una condición de descarga excesiva).Una batería descargada en exceso normalmente tiene un voltaje inferior a 11,5 V (< 2,8 V por celda).

Baterías Múltiples en Serie o Paralelo (cada batería con su propio BMS)

Las baterías de 13,2 V de BSLBATT se pueden usar en serie o en paralelo para lograr voltajes y capacidades de operación más altos para su aplicación específica.Es importante utilizar el mismo modelo de batería con el mismo voltaje y capacidad (Ah) y nunca mezclar baterías de diferente edad.

A menos que se indique lo contrario, las baterías BSLBATT están aprobadas para su uso en hasta dos operaciones en serie o dos baterías de litio en paralelo, sin componentes electrónicos externos adicionales.Esta restricción se aplica debido al hecho de que la impedancia, la capacidad o las tasas de autodescarga entre celdas pueden variar.La restricción permite variaciones normales en una batería sin afectar negativamente a la otra batería.

Además, la restricción y los límites operativos permiten condiciones anormales, como celdas débiles o defectuosas en una batería.Tenga en cuenta que las clasificaciones para una batería específica son diferentes cuando se utiliza en una operación en serie.Consulte la sección a continuación "Límites máximos de funcionamiento seguro" para conocer las clasificaciones de la batería.

Siempre se prefiere usar una sola batería de 26,4 voltios en lugar de dos baterías de 13,2 voltios en serie, ya que la batería única puede monitorear internamente cada una de las 8 celdas en serie y garantizar que el nivel de carga de todas las celdas esté equilibrado.

El cable y los conectores utilizados para hacer el conjunto de baterías en serie/baterías de litio en paralelo deben dimensionarse para las corrientes esperadas.

No conecte baterías de litio de la serie BSLBATT con otras baterías químicas.

En la imagen de abajo, hay dos baterías de 12V conectado en serie que convierte este banco de baterías en un sistema de 24V.También puede ver que el banco todavía tiene una clasificación de capacidad total de 100 Ah.

Las conexiones en paralelo implican conectar 2 o más baterías juntas para aumentar la capacidad de amperios por hora del banco de baterías, pero su voltaje permanece igual.Para conectar baterías en paralelo, los terminales positivos se conectan entre sí mediante un cable y los terminales negativos se conectan entre sí con otro cable hasta alcanzar la capacidad deseada.

Una conexión en paralelo de baterías de litio no está destinada a permitir que sus baterías alimenten cualquier cosa por encima de su salida de voltaje estándar, sino que aumenta la duración durante la cual podría alimentar el equipo.Es importante tener en cuenta que cuando se cargan baterías que están conectadas en paralelo, la mayor capacidad de amperios por hora puede requerir un tiempo de carga más prolongado.

En el siguiente ejemplo, tenemos dos baterías de 12 V, pero verá que los amperios por hora aumentan a 200 Ah.

Ahora llegamos a la pregunta: "¿Se pueden conectar las baterías BSLBATT en serie o en paralelo?"

Línea de productos estándar: nuestras baterías de litio estándar se pueden conectar en serie o en paralelo según lo que intente lograr en su aplicación específica. BSLBATT de Las hojas de datos indican el número de baterías que se pueden conectar en serie por modelo.Por lo general, recomendamos un máximo de 4 baterías en paralelo para nuestro producto estándar; sin embargo, puede haber excepciones que permitan más según su aplicación.

Es importante comprender la diferencia entre las configuraciones en paralelo y en serie, y los efectos que tienen en el rendimiento de su banco de baterías.Ya sea que esté buscando un aumento en el voltaje o la capacidad de amperios por hora, conocer estas dos configuraciones es muy importante para maximizar la vida útil y el rendimiento general de su batería de litio.

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