Le batterie al litio-fosfato di ferro da 12,8 V possono essere collegate in serie o in parallelo?

La maggior parte delle batterie LiFePO4 da 12,8 V possono essere collegate sia in serie che in parallelo quando la batteria e il BMS sono progettati per supportarlo.

• Connessione in serie (fino a 4S):Aumenta la tensione da 12,8 a 51,2 V.
• Connessione parallela (fino a 4P):Aumenta la capacità da 100Ah a 400Ah mantenendo 12,8V.
• Configurazione combinata 4S4P:Fornisce 51.2V e 400Ah, equivalenti a200,48 kWhdi stoccaggio dell'energia.

Per un funzionamento sicuro sono essenziali una corretta corrispondenza di tensione, una protezione BMS compatibile e pratiche di cablaggio corrette.

Dai sistemi di alimentazione dei camper e dalle applicazioni marittime agli UPS industriali e allo stoccaggio dell'energia solare, le batterie al litio-fosfato di ferro (LiFePO4) da 12,8 V sono diventate una soluzione preferita per la sicurezza,stoccaggio di energia a lunga durata.

Rispetto alle tradizionali batterie a piombo-acido, la tecnologia LiFePO4 offre:

• Ottima stabilità termica
• Curva di tensione di scarica piatta
• Bassi requisiti di manutenzione
• Più di 6.000 cicli di ricarica
• Alta efficienza di carica/scarica

Uno dei maggiori vantaggi è la scalabilità: collegando le batterie in serie o in parallelo, gli utenti possono costruire sistemi che soddisfano i requisiti di tensione più elevata o di maggiore capacità energetica.

Tuttavia, l'espansione impropria della batteria può causare un invecchiamento accelerato, uno squilibrio, l'arresto del BMS o rischi per la sicurezza.

In una configurazione in serie, il terminale positivo di una batteria si collega al terminale negativo della successiva.

La tensione aumenta mentre la capacità rimane invariata.

Una configurazione 4S crea uno standardSistema a batteria di classe 48V, comunemente utilizzati per lo stoccaggio di energia solare, sistemi UPS industriali, alimentazione di riserva per telecomunicazioni, inverter a 48 V.

• Corrente di funzionamento inferiore
• Riduzione delle perdite dei cavi
• Dimensioni dei conduttori più piccole
• Miglioramento dell'efficienza degli inverter

In una configurazione parallela, tutti i terminali positivi sono collegati tra loro e tutti i terminali negativi sono collegati tra loro.

La tensione rimane costante mentre la capacità aumenta.

L'espansione parallela è ideale quando la tensione del sistema è già corretta ma è necessario un tempo di esecuzione più lungo.

Le applicazioni tipiche includono RV e sistemi marini, cabine off-grid, sistemi di backup di emergenza, carichi DC ad alta corrente.

• Tempo di esecuzione più lungo
• Maggiore accumulo di energia
• Capacità di scarico continuo superiore
• Espansione futura più agevole

Le connessioni in serie e parallele possono essere combinate.

AConfigurazione 4S4Pcostituito da sedici batterie da 12,8 V da 100 Ah:

Questa è la configurazione massima raccomandata per molti sistemi a batteria LiFePO4 da 12,8 V.

Quando si collegano batterie in serie, la compatibilità BMS è di primaria importanza:

Un tipico BMS di classe 12V dispone di MOSFET con una tensione nominale di soli 30-40V; questi sono incapaci di resistere alla tensione del sistema di circa 51.2V risultante da una configurazione della serie 4S.Durante gli eventi di disconnessione, questo può portare a rottura del MOSFET, arco, surriscaldamento o addirittura danni permanenti.con una lunghezza massima non superiore a 50 mm,, sovra-scarica, sovra-corrente e cortocircuiti, nonché capacità di controllo della temperatura e di bilanciamento delle celle.

Importante:Non mescolare mai batterie con diversi modelli di BMS nella stessa serie di stringhe.

Per garantire il corretto funzionamento della batteria, si devono rispettare rigorosamente tre regole di abbinamento:

1. Utilizzare batterie dello stesso marchio e modello(per evitare distribuzioni irregolari di corrente e invecchiamento differenziale causate da variazioni della resistenza interna).

2. Utilizzare batterie della stessa serie di produzione(per garantire la coerenza della capacità, della resistenza interna e delle caratteristiche di invecchiamento, evitando così gli squilibri causati dalla miscelazione di cellule nuove e vecchie).

3. Prima della connessione, assicurarsi che la differenza di tensione del circuito aperto tra due batterie sia inferiore a 0,1 V(per evitare che grandi correnti di sovratensione danneggiino i terminali, i cablaggi, il BMS o le singole celle).

Prima di connetterlo, utilizzare un multimetro calibrato per misurare e registrare la tensione di circuito aperto di ciascuna batteria.caricare la batteria con la tensione inferiore separatamente per mantenere la differenza di tensione di tutte le batterie entro 0.1V.

Quando i requisiti del sistema superano i limiti di un pacchetto di batterie 4S4P, non è consigliabile aggiungere arbitrariamente batterie oltre la capacità nominale del produttore.si dovrebbero adottare soluzioni appositamente progettate per applicazioni su larga scala, come i ripostigli di energia ad alta tensione dotati di BMS ad alta tensione integrato e facili da installare; sistemi a batteria che utilizzano il bus CAN o i protocolli RS485, che supportano il monitoraggio in tempo reale di SOC, SOH, tensione e temperatura; o sistemi di bus CC paralleli multi-unità con condivisione di corrente attiva;adatti a potenze superiori a 50-200 kWh.

Se un progetto richiede una capacità superiore a 20 kWh, una maggiore tensione del bus CC o un protocollo di comunicazione personalizzato,per determinare l'architettura più sicura ed efficiente si deve consultare un ingegnere del sistema batterie.

Le differenze di resistenza interna, capacità e impostazioni del BMS possono portare a squilibri e riduzione della durata.

La maggior parte dei sistemi supporta fino a4 batterie in serie (4S)Verifica sempre le specifiche del produttore.

Molti produttori consentono fino a4 batterie in parallelo (4P), anche se alcuni sistemi commerciali supportano più con hardware di bilanciamento aggiuntivo.

Le differenze di tensione creano una corrente di corsa tra le batterie, potenzialmente dannose per le celle, il cablaggio o il BMS. Le batterie devono essere abbinate entro 0,1 V prima della connessione.

Sì, a condizione che le batterie siano progettate per funzionare in serie e in parallelo, utilizzino una protezione BMS compatibile e seguano le pratiche di installazione appropriate.