อิทธิพลของแบตเตอรี่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน

เนื่องจากข้อจำกัดของแรงดันและความจุของแบตเตอรี่ก้อนเดียว เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านไฟฟ้าแรงสูงและความจุขนาดใหญ่ของอุปกรณ์ไฟฟ้าและระบบจัดเก็บพลังงาน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักจะใช้แบบอนุกรม ขนาน หรือใช้ต่อแบบผสม

อย่างไรก็ตาม ความไม่สอดคล้องกันจะเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และระดับความไม่สอดคล้องกันจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและอายุการใช้งานของวงจรที่เพิ่มขึ้น พารามิเตอร์ทั่วไปของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เช่น ความต้านทานภายในของ AC ความต้านทานภายในของ DC แรงดันไฟฟ้า และพารามิเตอร์อื่นๆ จะแตกต่างกันไปตามสถานะการชาร์จที่แตกต่างกัน

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของระบบแบตเตอรี่ บทความนี้จะแนะนำความแตกต่างระหว่างการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของแบตเตอรี่ และผลกระทบต่างๆ ของแบตเตอรี่เชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานสำหรับประสิทธิภาพของ battery pack

ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่ที่ต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน

①แบตเตอรี่ต่อแบบอนุกรม

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องใช้พลังงานสูงมักใช้พลังงานจาก battery pack ที่มีแบตเตอรี่ตั้งแต่สองก้อนขึ้นไปต่ออนุกรมกัน หากใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูง ขนาดของตัวนำและสวิตช์อาจเล็กมาก เครื่องมือไฟฟ้าอุตสาหกรรมราคากลางโดยทั่วไปจะใช้แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 12V ถึง 19.2V ในขณะที่เครื่องมือไฟฟ้าระดับไฮเอนด์จะใช้แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 24V ถึง 36V เพื่อให้มีกำลังไฟมากขึ้น

ในที่สุด อุตสาหกรรมยานยนต์ก็เพิ่มแรงดันแบตเตอรี่สตาร์ทจาก 12V (จริง ๆ แล้ว 14V) เป็น 36V หรือแม้แต่ 42V battery pack เหล่านี้ประกอบด้วยแบตเตอรี่กรดตะกั่ว 18 ก้อนที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม ในรถยนต์ไฮบริดรุ่นแรกๆ battery pack ที่ใช้สำหรับจ่ายไฟมีแรงดันไฟฟ้า 148V battery pack ที่ใช้ในรุ่นใหม่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 450V ถึง 500V และส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน battery pack นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ที่มีแรงดันไฟฟ้า 480V ประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 130-150 ก้อนที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม รถยนต์ไฮบริดบางรุ่นได้รับการทดสอบด้วยแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

แบตเตอรี่รถยนต์ 42V มีราคาแพง และมีแนวโน้มที่จะเกิดการอาร์คที่สวิตช์มากกว่าแบตเตอรี่ 12V ปัญหาอีกประการหนึ่งที่เกิดจากการใช้battery packไฟฟ้าแรงสูงคือ มีความเป็นไปได้ที่แบตเตอรี่บางตัวใน battery pack จะล้มเหลว มันเหมือนโซ่ตรวน ยิ่งคุณมีแบตเตอรี่เป็นอนุกรมมากเท่าไหร่ โอกาสที่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เมื่อใดก็ตามที่เกิดปัญหากับแบตเตอรี่ แรงดันไฟจะลดลง

ในท้ายที่สุด แบตเตอรี่ที่ “ไม่ได้เชื่อมต่อ” อาจขัดขวางการส่งกระแสไฟ และการเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่ “เสีย” ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากแบตเตอรี่เก่าและใหม่ไม่ตรงกัน โดยทั่วไป ความจุของแบตเตอรี่ใหม่จะสูงกว่าแบตเตอรี่เก่ามาก

②แบตเตอรี่ต่อแบบขนาม

เพื่อให้ได้พลังงานมากขึ้น สามารถต่อแบตเตอรี่สองก้อนขึ้นไปแบบขนานได้ นอกจากการต่อแบตเตอรี่แบบขนานแล้ว ทางออกอื่นคือการใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากข้อจำกัดของแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ วิธีนี้ไม่เหมาะสำหรับทุกสถานการณ์ นอกจากนี้ แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ไม่เหมาะกับรูปแบบที่จำเป็นสำหรับแบตเตอรรี่วัตถุประสงค์พิเศษ

เคมีของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่สามารถใช้แบบขนานได้ และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานแบบขนาน battery pack ที่ประกอบด้วยเซลล์สี่เซลล์ที่เชื่อมต่อแบบขนานจะรักษาแรงดันไฟไว้ที่ 3.7v ในขณะที่เพิ่มกระแสไฟและเวลาทำงานเป็นสี่เท่า

③แบตเตอรี่ต่อแบบผสม

เมื่อใช้วิธีการเชื่อมต่อแบบแบบผสม มีความยืดหยุ่นสูงในการออกแบบ และสามารถใช้ขนาดแบตเตอรี่มาตรฐานเพื่อให้ได้แรงดันและกระแสไฟฟ้าที่กำหนดตามที่ต้องการ ควรสังเกตว่าพลังงานทั้งหมดจะไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากวิธีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันของแบตเตอรี่ กำลังไฟฟ้า = แรงดันไฟฟ้า x กระแสไฟฟ้า สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วิธีการเชื่อมต่อแบบขนานเป็นเรื่องธรรมดามาก battery packที่ใช้บ่อยที่สุดชุดหนึ่งคือ 18650 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. ยาว 650 มม.)

ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับแบตเตอรี่ในครัวเรือนที่ต่อแบบอนุกรม

●รักษาจุดเชื่อมต่อของแบตเตอรี่ให้สะอาด เมื่อใช้แบตเตอรี่สี่ก้อนต่ออนุกรม จะมีจุดเชื่อมต่อแปดจุด (จุดเชื่อมต่อจากแบตเตอรี่ไปยังช่องใส่แบตเตอรี่ และจุดเชื่อมต่อจากช่องใส่แบตเตอรี่ไปยังแบตเตอรี่ถัดไป) จุดเชื่อมต่อแต่ละจุดมีความต้านทานที่แน่นอน หากเพิ่มจุดเชื่อมต่อมากขึ้น อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของ battery pack ทั้งหมด
● ห้ามผสมแบตเตอรี่ เมื่อพลังงานแบตเตอรี่ต่ำ ให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ทั้งหมด เมื่อใช้งานแบบอนุกรม ให้ใช้แบตเตอรี่ประเภทเดียวกัน
● ห้ามชาร์จแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟไม่ได้ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟไม่ได้ ไฮโดรเจนจะถูกสร้างขึ้นซึ่งอาจทำให้เกิดการระเบิดได้
● ให้ความสนใจกับขั้วของแบตเตอรี่ หากขั้วของแบตเตอรี่กลับขั้ว มันจะลดแรงดันของแบตเตอรี่ทั้งก้อนแทนที่จะเพิ่มแรงดัน
● นำแบตเตอรี่ที่คายประจุจนหมดออกจากอุปกรณ์ที่ไม่ได้ใช้งาน แบตเตอรี่รุ่นเก่ามีแนวโน้มที่จะรั่วไหลและสึกกร่อน แบตเตอรี่อัลคาไลน์มีปัญหาน้อยกว่าแบตเตอรี่คาร์บอน-สังกะสี
●อย่าใส่แบตเตอรี่ทั้งหมดในกล่องเดียว มิฉะนั้น อาจเกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้ การลัดวงจรในแบตเตอรี่อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและทำให้เกิดไฟไหม้ได้ โปรดใส่แบตเตอรี่ที่ทิ้งแล้วลงในถุงพลาสติกขนาดเล็กเพื่อป้องกันแบตเตอรี่จากโลกภายนอก
●สามารถทิ้งแบตเตอรี่หลักซึ่งคล้ายกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์ลงในถังขยะทั่วไปได้ แต่ทางที่ดีควรส่งแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วไปยังวงจรรีไซเคิล

อิทธิพลของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานสำหรับประสิทธิภาพของ battery pack

●การเชื่อมต่อแบบอนุกรม
อุปกรณ์หรือระบบจัดเก็บพลังงานต้องใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานแรงดันไฟฟ้าของแพลตฟอร์มของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุของขั้วไฟฟ้าบวกและลบ 3.2V เมื่อวัสดุขั้วไฟฟ้าบวกเป็นวัสดุ ternary แรงดันไฟฟ้าของแพลตฟอร์มจะเท่ากับ 3.6-3.7V. แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก้อนเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์และระบบได้ และจำเป็นต้องเชื่อมต่อเป็นอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานที่กำหนด

ในทำนองเดียวกันได้รับผลกระทบจากความไม่สอดคล้องกันในกระบวนการผลิตของแบตเตอรี่ก้อนเดียว SOC ของแบตเตอรี่ก้อนเดียวจะไม่สอดคล้องกันเมื่อใช้แบตเตอรี่แบบอนุกรมส่งผลให้พารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ก้อนเดียวแตกต่างกันตามระยะเวลาการใช้งานและจำนวนที่เพิ่มขึ้น ของรอบ ความจุของแบตเตอรี่แต่ละก้อนจะเสื่อมลง มีระดับความเก่าและอายุที่ต่างกัน และกรณีที่รุนแรงจะทำให้แบตเตอรี่บางก้อนถูกชาร์จมากเกินไปหรือคายประจุมากเกินไป การมีอยู่ของระบบการจัดการแบตเตอรี่จะช่วยบรรเทาปัญหาความไม่สอดคล้องของแบตเตอรี่ได้ในระดับมาก

การต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมง่ายกว่าการต่อแบบขนาน กระแสการทำงานของแบตเตอรี่แบบอนุกรมจะคงที่ และกระแสการทำงานของเซลล์เดี่ยวจะเท่ากัน การทำงานแบบอิสระไม่มีผลของการต่อพ่วงซึ่งกันและกัน แรงดันไฟฟ้าของเซลล์เดี่ยวในแบตเตอรี่แบบอนุกรมทำได้ง่ายมาก เพื่อวัดซึ่งมักใช้เพื่อประเมินความสอดคล้องของ battery pack

●การเชื่อมต่อแบบขนาม
ในการประยุกต์ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบกลุ่มขนานจริง ๆ เนื่องจากผลกระทบของความสอดคล้องของแบตเตอรี่ในสาขาคู่ขนาน ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นระหว่างการทำงาน และกระแสสาขาขนานยังได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์ของสาขานี้และสาขาอื่น ๆ อิทธิพล

เมื่อต่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบขนานเพื่อสร้างกลุ่ม ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สมดุลค่อนข้างเสถียรในช่วงแพลตฟอร์มของวงจรสาขาขนานภายใต้เงื่อนไขที่ความจุและสถานะเริ่มต้นของเซลล์แบตเตอรี่เซลล์เดียว ในกลุ่มมีความสอดคล้องกันทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันในการเปลี่ยนแปลง SOC ของวงจรสาขาขนาน

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของความต้านทานภายในของโพลาไรเซชันของแบตเตอรี่เมื่อสิ้นสุดสถานะของแบตเตอรี่กระแสไฟไม่สมดุลขนาดใหญ่ของสาขาขนานที่ สิ้นสุดค่าใช้จ่าย เมื่อคัดกรองเป็นกลุ่มพร้อมกัน ค่ากระแสที่ไม่สมดุลเมื่อสิ้นสุดการชาร์จแบบแยกส่วนสามารถลดลงได้โดยการวิเคราะห์การกระจายของความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกของแบตเตอรี่และความต้านทานภายในแบบโพลาไรซ์

ในการใช้งานจริงของbattery packแบบขนาน พารามิเตอร์ต่างๆ ของแบตเตอรี่สาขามักไม่สอดคล้องกันในเวลาเดียวกัน และการกระจายกระแสสาขาหลังจากการเชื่อมต่อแบบขนานจะได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ไม่สอดคล้องกัน

●การเชื่อมต่อแบบผสม
ในรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์และแอปพลิเคชันการจัดเก็บพลังงานแบบกริด เซลล์เดี่ยวจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า และแบบขนานเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความจุ และการเชื่อมต่อแบบผสมมักจะมีอยู่ในเวลาเดียวกัน การเชื่อมต่อแบบแบบผสม

โดยทั่วไปของ battery pack ประกอบด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานก่อนแล้วจึงต่อแบบอนุกรม และการเชื่อมต่อแบบอนุกรมครั้งแรกและการเชื่อมต่อแบบขนาน บัสไฟฟ้าเชื่อมต่อแบบอนุกรมก่อนแล้วจึงต่อแบบอนุกรม และระบบกักเก็บพลังงานโดยทั่วไปจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมก่อนแล้วจึงต่อแบบขนาน

ระหว่างการใช้ battery pack แบบผสม ปัญหาของการชาร์จเกิน ดิสชาร์จเกิน อุณหภูมิเกิน และกระแสเกินของเซลล์แบตเตอรี่เกิดขึ้น ส่งผลให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลงอย่างมาก และแม้แต่อุบัติเหตุร้ายแรง เช่น การเผาไหม้และการระเบิด และอายุการใช้งานของชุดพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมสั้นลง , ความปลอดภัยที่ลดลงได้กลายเป็นกุญแจสำคัญในการจำกัดความนิยมและการใช้งานและการพัฒนาอุตสาหกรรม กระบวนการคัดกรองเซลล์และระบบการจัดการแบตเตอรี่เป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ battery pack แบบผสม

จะเห็นได้ว่าผลกระทบของแบตเตอรี่ต่อแบบอนุกรมและแบบขนาน หรือแบบผสมต่อระบบแบตเตอรี่นั้นแตกต่างกัน ภายใต้เงื่อนไขการใช้งานที่แตกต่างกัน ขอแนะนำให้เลือกวิธีการจัดกลุ่มที่เหมาะสมตามการใช้งาน ความจุของระบบแบตเตอรี่ การชาร์จและการคายประจุ สภาพการทำงาน ฯลฯ