Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 2.časť
Hneď na začiatku tejto časti článku je treba priznať, že vyznávači viacčlánkových (viac ako 3-článkových) batérií majú v jednom pravdu:
Stačia im regulátory na nižšie prúdy, ktoré spravidla bývajú trochu lacnejšie a aj vodičmi tečú nižšie prúdy, čo znamená, že môžu byť tenšie.
Ale keďže každá minca má dve strany, poďme sa pozrieť na tú druhú - odvrátenú.
autor: Janko O.
Použitie nižších prúdov prináša nutnosť vyšších napätí.
Každý, kto už niekedy zapájal takú 5, či 6-článkovú sadu do obvodu elektropohonu, pozná to známe "plieskanie" v momente pripojenia. A nejde len o plieskanie, ale aj o opaľovanie kontaktov. Pri snahe o odstránenie tohoto javu vznikajú potom rôzne tie "udělátka", kedy sa silový konektor pripája na dve doby, najprv cez rezistor a potom napriamo. Počas pripájania 3-článkovej sady takéto nádherné zvukové a svetelné efekty nevznikajú.
Nechceme zbytočne "zabŕdať" do zdanlivých malicherností (ačkoľvek chladenie LiPol batérií až taká malichernosť nie je), ale je treba zdôrazniť, že uchladiť takú 6-článkovú "tehlu" je väčší problém ako uchladiť dve 3-článkové "tehličky". Najlepšie by boli chladené jednotlivé poprepájané články, ktoré by v modeli boli "nadivoko nasypané", tak aby chladiaci vzduch mohol medzi nimi voľne prúdiť. Ale to je extrém a nepoznáme nikoho, kto by to takto mal.
Ďalšou "odvrátenou" stranou sériového zapojenia je skutočnosť, že pri poruche jedného článku v 6-článkovej sade, je celý pak v háji. Ale pri použití dvoch 3-článkových pakov, zapojených či už sériovo alebo paralelne, pri poruche jedného článku, máme len 50-percentné "straty".
V tomto konkrétnom prípade sa vynára ďalšia otázka: Máme tie dva 3-články zapojiť sériovo alebo paralelne? Samozrejme, že v závislosti od toho potom zvolíme motor s vyšším alebo nižším Kv.
Pri sériovom zapojení platí, že batérie musia mať rovnakú kapacitu (nemusia mať rovnaké napätie). Výsledné zapojenie bude mať nezmenenú kapacitu, ale napätie bude dané súčtom napätí sériovo spojených batérií.
Pri sériovom zapojení MUSIA mať batérie rovnakú kapacitu a rovnaký vnútorný odpor (teda Céčka - vzťah medzi vnútorným odporom batérie a udávanou hodnotou C je spomínaný v článku: "Céčka a vnútorný odpor LiPo akumulátorov" na tejto Web stránke). Preto sa prikláňame k paralelnému zapojeniu, lebo ak nepožadujeme odber maximálnych prúdov, tak takto môžeme spájať neobmedzené množstvo batérií s neobmedzene rôznorodými parametrami (s obmedzeniami, ktoré sú spomínané nižšie).
Pri paralelnom zapojení platí, že batérie musia mať rovnaké napätie (nemusia mať rovnakú kapacitu). Výsledné zapojenie bude mať nezmenené napätie, ale kapacita bude daná súčtom kapacít paralelne spojených batérií.
Pri paralelnom spojení dvoch batérií s rovnakými parametrami a históriou (ideálny prípad) je výsledná kapacita dvojnásobná a vnútorný odpor polovičný. Odoberaný prúd môže byť dvojnásobný. Napätie sa nemení.
Ako je to však pri paralelnom spojení dvoch (ale kľudne aj troch, štyroch, či viacerých) 3-článkov, ktorých parametre sú rozdielne? Jediné, čo MUSÍ byť, je rovnosť napätí, teda rovnaký počet článkov a články rovnakého typu. Nie je možné takto spájať LiPolky s LiIonkami alebo s LiFePo. Ale to dúfame nikto naspája ani sériovo! Ale vráťme sa k najpravdepodobnejšej možnosti, k paralelnému zapojeniu LiPol:
-
Takto zapojené dve batérie (rovnaké Céčka, ale jedna s vyššou a druhá s nižšou kapacitou) budú v prípade, že nepožadujeme maximálne prúdové odbery, spolu nažívať v plnej „harmónii“. LiPolka s vyššou kapacitou má nižší vnútorný odpor Ri a potečie ňou vyšší prúd, LiPolka s nižšou kapacitou má úmerne vyšší vnútorný odpor Ri a potečie ňou nižší prúd. V prípade, že skutočne majú rovnaké Céčka a rovnaké vlastnosti (okrem kapacity), nemôže sa stať, že sa jedna vybije skôr ako druhá, pretože sú zapojené paralelne a napätie na nich je rovnaké. Veľmi podrobná a veríme, že aj názorná analýza tejto situácie je uvedená v článku "Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 3.časť".
-
Dve paralelne zapojené LiPolky (rovnaké kapacity, ale rôzne Céčka). Tu je dobré upozorniť, že nie je problémom rozdiel kapacít (viď predchádzajúci odstavec), ale problémy môžu nastať pri kombinácii batérií s veľmi rozdielnymi Céčkami. (Obzvlášť kombinácia batérie s nízkou kapacitou a veľmi vysokými Céčkami a batérie s vyššou kapacitou s nízkymi Céčkami, môže byť pre batériu s vysokými Céčkami za určitých okolností kritická.) Pri záťaži potečie batériou s vyššími Céčkami vyšší prúd, lebo má nižší vnútorný odpor Ri. Batériou v nižšími Céčkami nižší prúd, pretože má vyšší vnútorný odpor Ri. Takže Lipolka s vyššími Céčkami bude počas záťaže "vyšťavená" viac, ale počas zníženého alebo žiadneho odberu bude nabíjaná z LiPolky s nižšími Céčkami - prúd potečie z jednej batérie do druhej. Opäť sa nemôže stať, že by sa niektorá LiPolka napäťovo prepadla nebezpečne nízko a druhá nie, veď sú zapojené paralelne a napätie na nich je (a aj bude!) rovnaké. Obzvlášť toto usporiadanie je vhodné len do modelov s nižšími odbermi a väčšími "prestojmi", napríklad do elektro-vetroňov. Čím väčší je rozdiel medzi Céčkami paralelne spojených batérií, tým menšie prúdy (vzhľadom na súčet maximálnych odoberateľných prúdov jednotlivých batérií) je možné z tekto kombinácie odoberať. Účelom takéhoto zapojenia nie je poskytovať vysoké prúdové odbery, ale využiť kapacitu už trochu "ojazdených" batérií, tak ako je to spomínané v závere tohoto článku.
-
Dve paralelne zapojené LiPolky (rôzne kapacity aj rôzne Céčka). Toto je prípad, ktorý je zložitejšou modifikáciou predchádzajúceho.
-
Tri alebo viac paralelne zapojených batérií dáva v podstate tie isté možnosti, aké už boli uvedené v predchádzajúcich odstavcoch.
Je zrejmé, že snaha o spájanie LiPoliek aspoň s podobnými Céčkami je chvályhodná a prospešná, ale v situáciách, keď musíme urobiť z núdze cnosť, je možné paralelne spájať čokoľvek s čímkoľvek. Takto sme to vyriešili v našom dvojmotorovom Twin Starovi II, kde paralelne spájame LiPolky, ktoré by v prípade samostatného použitia neboli súce už takmer do ničoho.
Lenže Twin Star bol koncipovaný na pohon NiCd 7-článkom 3300 mAh o značnej hmotnosti. Pri našej konverzii na pohon LiPolkami sa zjavila ohromná hmotnostná aj priestorová rezerva. Model bolo treba značne dovážiť vpredu. Bratova a moja zásada, že najlepším závažím na vyváženie je väčšia alebo ďalšia batéria, tu našla dokonalé uplatnenie.
.jpg)
V neposlednom rade je treba vziať do úvahy aj skutočnosť spomínanú už v 1. časti tohoto seriálu: Množstvo tepla produkované lineárnym BEC-om pri rovnakom odbere palubného systému je oveľa menšie pri napájaní z menej-článkovej batérie, ako z viac-článkovej batérie.
V našich úvahách alebo výpočtoch sme predpokladali, že batérie majú stále také Céčka, ako je na nich napísané. Ale že to tak nie je, o tom pojednáva článok Céčka a vnútorný odpor LiPo akumulátorov. Aké Céčka vaše LiPol batérie skutočne majú môžete bez aj bez špeciálnych meracích prístrojov jednoducho zistiť, tak ako to popisuje článok Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov.
Niektoré obrázky boli získané z tohoto inštruktážneho videa.
Súvisiace články:
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 5.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 4.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 3.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 1.časť
Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov
Google Keywords Search:
Vyšší proudy, nižší napětí, paralelní zapojení, chlazení článkú baterií, stejná kapacita, stejný vnitřní odpor, neomezené množství, shoda, souhlasné, zátěž, spojování,