Как соединить аккумуляторы: последовательно и параллельно

Последовательно складывают напряжение, параллельно — ёмкость. Энергия в обоих случаях одна и та же: две батареи 12 В 100 А·ч дают либо 24 В 100 А·ч, либо 12 В 200 А·ч, и в каждом варианте это 2 560 Вт·ч.

Последовательно: растёт напряжение

Плюс первой батареи соединяют с минусом второй, а нагрузку подключают к свободным минусу первой и плюсу второй. Напряжения складываются, ёмкость остаётся как у одной батареи: две литиевые 12 В 100 А·ч дают 25,6 В и те же 100 А·ч.

Зачем это нужно: техника на 24 или 48 В — лодочный мотор на 80 lbs, инвертор, штабелёр. А ещё выше напряжение — меньше ток при той же мощности. Нагрузка 1 000 Вт берёт от 12,8 В около 78 А, а от 25,6 В — уже 39 А: провода тоньше, нагрев и потери меньше.

Параллельно: растёт ёмкость

Плюс соединяют с плюсом, минус с минусом. Напряжение остаётся прежним, ёмкость складывается: две 12 В 100 А·ч дают 12,8 В 200 А·ч, техника работает вдвое дольше.

Нагрузку при этом лучше брать «по диагонали»: плюс — с первой батареи, минус — с последней. Тогда путь тока через каждую батарею одинаковой длины, и они разряжаются поровну. Если взять плюс и минус с одной батареи, она будет работать больше остальных и состарится первой.

Что получится из двух и четырёх батарей 12 В 100 А·ч

Литиевые LiFePO4: реальное напряжение 12-вольтовой сборки — 12,8 В, вес по удельной энергии готовой сборки 115 Вт·ч/кг.

Правила для литиевых батарей

1. Одинаковые батареи. Та же химия, та же ёмкость, лучше из одной партии и одного возраста. Батарея поменьше или постарше в цепочке разряжается первой, и её защита отключает всех.
2. Перед соединением — полный заряд каждой по отдельности. До 14,6 В для 12-вольтовой LiFePO4. Если соединить заряженную с полупустой, в параллели между ними пойдёт большой уравнительный ток, а в последовательной цепочке одна батарея будет упираться в защиту раньше другой.
3. Зарядное — на всю цепочку. Две последовательно заряжают до 29,2 В, четыре — до 58,4 В. В параллели зарядное то же, что для одной батареи, а ток можно больше — ёмкость выросла.
4. Защита каждой батареи — сама по себе. Плата BMS следит только за своими четырьмя ячейками. Сработала одна — разрывается вся последовательная цепочка. Между батареями заряд со временем расходится, и раз в несколько месяцев их стоит снова зарядить по отдельности до полного.
5. Предохранитель и одинаковые перемычки. Предохранитель — на общий плюс, перемычки — одной длины и сечения, клеммы затянуты: плохой контакт греется сильнее, чем провод.

Свинец и литий вместе — нельзя

У них разные напряжения заряда и разные кривые разряда. Литиевая под нагрузкой держит напряжение почти ровно и отдаст почти всё, свинцовая просядет первой и будет глубоко разряжаться — для неё это гибель. А при заряде одна из них обязательно останется недозаряженной. Батареи разной химии в одну цепочку не собирают.

Когда лучше одна батарея, а не цепочка

Если напряжение или ёмкость нужны надолго, одна сборка на нужное напряжение удобнее и, как ни странно, дешевле. В ней одна плата BMS видит все ячейки и выравнивает их сама, без ручных подзарядок по отдельности. И корпус, клеммы и плата защиты в ней одни, а не две или четыре:

Цены — готовые сборки LiFePO4 в корпусе с BMS, по прайсу мастерской. Подобрать батарею на 24 или 48 В под вашу технику — на страницах 24 В и 48 В.