Аккумулятор и аккумуляторная батарея
Аккумулятор — химический источник тока многоразового действия.
Термин «аккумулятор» используется для обозначения отдельного элемента: аккумулятор, аккумуляторная банка, аккумуляторная ячейка. Часто в разговорной речи, так называют и аккумуляторную батарею.
Для получения аккумуляторной батареи, аккумуляторы (отдельные элементы) соединяют параллельно (для увеличения силы тока и ёмкости, p=parallel) и последовательно (для увеличения напряжения, s=series).
Литиевая аккумуляторная батарея с номиналом напряжения 24В имеет 7 последовательно соединенных элементов (7s = 24В = 3,6В*7), 36В — 10 элементов, 48В — 13 элементов, 52В — 14 элементов и т.д. Если мы используем элементы емкостью 3000мАч, то емкость 1p будет равна 3Ач, 2p = 6Ач, 3p = 9Ач, 4p = 12Ач и т.д. Тогда общее обозначение сборки будет 10s4p, и говорит нам, что батарея имеет номинал 36В и емкость 12Ач.
Параллельное соединение аккумуляторов
При параллельном соединении, напряжение всей сборки будет равно напряжению каждого элемента. А ёмкость увеличится, и будет равна сумме ёмкостей всех элементов. Также увеличится максимальный ток, который способна отдавать такая “параллельная” батарея.
Если добавить в такую сборку менее заряженный элемент, остальные элементы начнут его заряжать, пока напряжение у всех элементов не сравнятся (при большой разнице напряжений, это может быть опасно, как для отдающей, так и для принимающей стороны). Поэтому в такое соединение можно собирать только аккумуляторы одного типа, ведь номинальное напряжение литиевого элемента равно 3,6–3,75В, свинцового элемента — 2В, а у lifepo4 — 3,0–3,3В. В идеале все соединяемые элементы должны иметь одинаковую емкость и напряжение и желательно быть из одной партии.
Один неисправный элемент, ушедший в глубокий саморазряд в такой сборке, утянет за собой на дно всех своих параллельных товарищей. Чем больше ёмкость сборки, тем целесообразнее применять в них более ёмкие элементы — вероятность наличия “паршивой овцы” снижается, также падает вероятность плохого соединения элементов, за счет снижения количества таких соединений. Именно поэтому сейчас набирают популярность увеличенные по сравнению с 18650 элементы формата 21700, обладающие оптимальным соотношением ёмкости к объему, и сочетающие повышенное удобство сборки с сохранением широких возможностей компоновки. Еще более ёмкие сборки желательно делать уже из призматических элементов большой ёмкости.
Хоть и желательно иметь в параллельной сборке аккумуляторы одинаковой емкости, но жизнь вносит свои коррективы и можно нарушить это правило. Именно благодаря такой необязательности, можно делать сборки из неоднородных по ёмкости элементов, например из б/у элементов ноутбуков. Главное, чтобы суммарные ёмкости запараллелленых элементов в каждой секции были максимально близки друг к другу (проще говоря “короткие” ряды должны иметь одинаковую суммарную ёмкость).
Последовательное соединение аккумуляторов
При последовательном соединении аккумуляторов, их напряжение складывается.
Ёмкость же такой последовательной сборки, будет определяться ёмкостью наименее ёмкого элемента.
Это объясняется тем, что когда “слабак” отдаст всю свою энергию, его напряжение упадет ниже критического (2,5–2,7В) и будет продолжать падать, что убьёт его. Чтобы этого не происходило, последовательные сборки оснащают BMS-платами (Battery Management System), которая отключит всю батарею при достижении одним из элементов напряжения около 2,8В. В остальных элементах еще останется запас энергии, но он будет не востребован.
Если мы представим вместо каждого элемента в последовательной сборке, группу элементов соединенных параллельно, то поймем природу озвученного выше правила компоновки элементов — суммарные ёмкости запараллелленых элементов в каждой секции, должны быть максимально близки друг к другу.
Чтобы правильно скомпоновать б/у элементы в сборку, удобно применить Exel или воспользоваться одним из калькуляторов аккумуляторных сборок.
