Connexion série, parallèle et mixte des batteries

Tout le monde batterie, selon son type, a certaines valeurs de passeport: tension nominale, courant maximum, courant optimal, capacité nominale. Notez que ces valeurs de passeport ne sont correctes que si le mode de fonctionnement de la batterie recommandé par le fabricant est respecté et uniquement pour les batteries dont la ressource de vie est loin d'être épuisée.

Il arrive également qu'il soit nécessaire d'obtenir immédiatement plus de la batterie que ce dont elle est capable selon le passeport. Par conséquent, pour augmenter la capacité, le courant ou la tension de fonctionnement, ils ont souvent recours à une connexion en série, en parallèle et parfois mixte (série-parallèle) de batteries (cellules, cellules).

Ainsi, pour les batteries lithium-ion et lithium-polymère, la valeur de tension nominale pour une cellule sera de 3,7 V, pour les batteries au plomb - 2,1 V, pour le nickel-zinc - 1,6 V et pour le nickel-cadmium et le nickel métal hydrure — 1,2 V.

Quant à la capacité et au courant optimal de la batterie, ces paramètres dépendent de nombreux paramètres de conception : de la surface des électrodes, du volume de la cellule, de la densité de l'électrolyte, etc.

S'il est nécessaire d'obtenir une tension de fonctionnement plus élevée, les cellules de la batterie sont connectées en série, si une capacité et un courant élevés sont nécessaires, en parallèle, s'il est nécessaire d'augmenter la capacité et d'augmenter la tension, utilisez une connexion série-parallèle de batteries.

Connexion en série des batteries et ses caractéristiques

Dès le début, il faut comprendre que pour les batteries connectées en série - le courant traversant chaque batterie d'un tel ensemble (batterie) sera toujours égal au courant traversant tout le nœud et que la batterie se décharge à ce moment-là moment ou charge.

Pour cette raison, il est fortement recommandé de ne connecter en série que des batteries de même type (ou ensembles) de même capacité (réelle !).

Pourquoi sont-ils du même type ? Parce que la tension minimale (à laquelle vous pouvez décharger) et maximale (à laquelle vous pouvez charger) pour chaque cellule doit être la même.

Abordons maintenant la question de savoir pourquoi il est nécessaire que les capacités connectées en série soient également les mêmes.

Si des batteries de différentes capacités sont connectées en série, alors pendant le processus de décharge, la cellule avec la plus petite capacité se déchargera plus rapidement que les autres et peut atteindre le point où une décharge profonde se produit dans l'une des cellules formant l'ensemble, tandis que les autres cellules peut encore être libéré en toute sécurité.Cela perturbera le fonctionnement de toute la batterie de batteries, sa tension chutera et la capacité ne pourra tout simplement pas être réalisée de manière adéquate dans la charge.

Et lors du processus de charge d'un nœud aussi irrégulier, il se passera ce qui suit: la cellule de batterie avec la plus petite capacité sera déjà chargée à la tension requise, tandis que les voisins avec une plus grande capacité resteront déchargés.

Pour éviter une telle évolution désagréable des événements (il arrive que certaines cellules, même en bon fonctionnement, perdent leur capacité initiale plus tôt que d'autres), le chargeur (ou l'ensemble) est équipé d'un régulateur de charge-décharge d'égalisation, qui protège les cellules des modes critiques.

D'une manière ou d'une autre, avant de connecter les batteries dans une installation en série, mesurez la capacité de chacune avec un appareil spécial connu de tous et largement disponible sur le marché.

En ampères-heures (Ah) ou milliampères-heures (mAh), la capacité de la batterie résultant de la connexion en série de batteries identiques sera égale à la capacité d'une seule cellule constituant une batterie en série.

Le courant nominal, comme la capacité, sera égal au courant nominal d'une seule cellule. La tension nominale (en volts) et l'énergie (en wattheures) seront égales à la somme des tensions nominales et des wattheures, respectivement, de toutes les cellules qui composent la batterie.

Connexion parallèle des batteries et ses caractéristiques

La connexion en parallèle des batteries est utilisée lorsque la tension doit être laissée telle quelle, mais en même temps augmenter la capacité totale et, par conséquent, le courant nominal de l'installation.

Des cellules avec les mêmes tensions nominales peuvent être connectées en parallèle, il est également hautement souhaitable qu'elles soient du même type (afin que l'effet des conditions de fonctionnement sur la capacité et sur les caractéristiques de courant pour toutes les cellules soit approximativement le même).

Au moment de la connexion, il est également souhaitable d'égaliser les tensions de courant afin de réduire les courants d'égalisation qui se produiront inévitablement lorsque les bornes polaires des cellules seront fermées en parallèle.

La capacité du module résultant en ampères-heures, son courant de fonctionnement, ainsi que l'énergie stockée en wattheures seront égaux à leur somme pour chacune des cellules formant l'ensemble.

Lors de la connexion de cellules de batterie en parallèle, il est également important de se rappeler que le courant d'autodécharge résultant d'un nœud parallèle sera supérieur à la somme des courants d'autodécharge caractéristiques de chaque cellule individuellement, car certaines des cellules de l'ensemble se déchargeront rapidement et plus résistantes à l'autodécharge, les cellules se déchargeront non seulement par elles-mêmes, mais aussi par leurs voisines, tout le temps, pour ainsi dire, en les chargeant.

Connexion série parallèle ou mixte des batteries

Si vous avez compris les règles et les caractéristiques de la connexion en série des cellules de batterie et compris le principe de la sommation de la capacité et du courant en connexion parallèle, il ne vous sera pas difficile de connecter les nœuds série résultants en parallèle ou en nœuds parallèles en série.

Théoriquement, pour réduire le courant d'autodécharge, il semble préférable de connecter en parallèle plusieurs circuits série préalablement préparés et correctement assemblés de même capacité sans fermeture en parallèle des connexions adjacentes.Cependant, en pratique, il est plus facile de connecter plusieurs nœuds parallèles ensemble.

En conséquence, le principe de formation de l'assemblage est le suivant: si, dans une connexion mixte, le nombre de cellules en série (dans un circuit de batteries connectées en série) dépasse le nombre de cellules en parallèle (c'est-à-dire dépasse le nombre de circuits ), puis les circuits sont combinés en parallèle.

Si, dans une connexion mixte, le nombre d'éléments parallèles dépasse le nombre d'éléments du circuit, les nœuds parallèles sont connectés en série après s'être assuré que leur capacité est égale.