Contenido

1. Series y paquetes de baterías paralelas

Es importante discutir este tema porque cuando se conecta más de una batería, la batería resultante tendrá un voltaje diferente o una capacidad de amperios hora diferente (o ambas) en comparación con una sola batería.

2. Conexiones en serie

Comencemos en la Figura 1 con un modelo de caja simple que muestra los terminales positivo y negativo para representar la batería física. Usaremos esto para relacionarnos con las conexiones físicas entre las baterías que usarías para construir un paquete de baterías.


Figura 1: Modelo físico de batería única & Símbolo esquemático

Figura 2: Baterías conectadas en serie

La Figura 2 muestra dos baterías de 12 voltios conectadas en serie. Las cosas importantes a tener en cuenta sobre una conexión en serie son: 1) Los voltajes de la batería se suman para determinar el voltaje del paquete de baterías. En este ejemplo, el voltaje resultante del paquete es de 24 voltios. 2) La capacidad de la batería es la misma que la de una batería individual. Esto supone que las capacidades de las baterías individuales son las mismas. De hecho, esto es imprescindible. No mezcle ni combine baterías de diferentes tamaños en el mismo paquete de baterías.

3. Conexiones paralelas


Figura 3: Baterías conectadas en paralelo

La Figura 3 muestra dos baterías de 12 voltios conectadas en paralelo. Las cosas importantes a tener en cuenta sobre una conexión en paralelo son: 1) El voltaje del paquete de batería es el mismo que el voltaje de la batería individual. Esto supone que los voltajes individuales de la batería son los mismos. De hecho, esto es una necesidad absoluta. No mezcle y combine diferentes voltajes de batería en la misma batería. En este ejemplo, el voltaje del paquete de baterías es de 12 voltios, que es exactamente el mismo que el de cada batería individual de 12 voltios. 2) La capacidad de la batería es la suma de las capacidades de las baterías individuales. Nuevamente, asegúrese de que todas las baterías sean del mismo tamaño, es decir, que tengan la misma capacidad de amperios por hora.

4. Serie / Conexiones paralelas

Hay muchas formas de conectar un grupo de baterías en serie y en paralelo al mismo tiempo. Esta es una práctica común en muchos dispositivos de energía de batería, particularmente en vehículos eléctricos y grandes sistemas UPS donde los paquetes de baterías requieren grandes voltajes y capacidades de amperios por hora. No es raro tener baterías con varios cientos de voltios y varios cientos de amperios-hora.

Solo para tener una idea de cómo se pueden hacer estas conexiones, veremos dos ejemplos, con 4 baterías cada uno, con baterías de 12 voltios y 20 Ah. En cada uno de los ejemplos, las 4 baterías se identifican como A, B, C y D. El Ejemplo 1, que se muestra en la Figura 4, tiene 2 pares de baterías conectadas en serie unidas en una única conexión paralela. En este tipo de disposición, nos referimos a cada par de baterías conectadas en serie como una "cadena". Las baterías A y C están en serie. Las baterías B y D están en serie. Las cadenas A y C están en paralelo con las cadenas B y D. Observe que el voltaje total de la batería es de 24 voltios y que la capacidad total de la batería es de 40 amperios-hora.


Figura 4: Baterías conectadas en serie / en paralelo: ejemplo 1

El ejemplo 2, que se muestra en la Figura 5, tiene 2 pares de baterías conectadas en paralelo unidas en una sola conexión en serie. Las baterías A y B están en paralelo. Las baterías C y D están en paralelo. La combinación paralela A y B está en serie con la combinación paralela C y D. Una vez más, el voltaje total de la batería es de 24 voltios y la capacidad total de la batería es de 40 amperios-hora.


Figura 5: Baterías conectadas en serie / en paralelo: Ejemplo 2

5. Conexión de cargadores de batería a paquetes de baterías serie y paralelo

Nota: Los siguientes diagramas muestran algunas formas de conectar los cargadores de batería Deltran a varios paquetes de baterías conectados en serie y en paralelo.

6. Una batería, un cargador, un voltaje

Positivo a positivo, negativo a negativo, los voltajes son iguales


Figura 6: Una batería, un cargador

La Figura 6 muestra la conexión más básica entre un cargador de batería y una sola batería. La salida positiva del cargador (rojo) se conecta al borne positivo de la batería. La salida negativa del cargador (negra) se conecta al borne negativo de la batería. Recuerde siempre: 1) lo positivo se conecta a lo positivo y lo negativo se conecta a lo negativo 2) el cargador y la batería deben tener el mismo voltaje.

7. Dos baterías en serie, dos cargadores


Figura 7: Dos baterías en serie, dos cargadores

La Figura 7 muestra dos baterías de 12 voltios conectadas en serie. El voltaje resultante de la batería es de 24 voltios. Como puede ver, cada batería está conectada a un solo cargador de 12 voltios. Esta es probablemente la mejor manera de garantizar que cada batería se recargue por completo a su capacidad máxima cada vez que se descargue la batería. Esto elimina la mayoría de los problemas asociados con el ciclo de las baterías conectadas en cadenas en serie.

8. Dos baterías en serie, un cargador


Figura 8: Dos baterías en serie, un cargador

9. Dos baterías en paralelo, un cargador


Figura 9: Dos baterías en paralelo, un cargador

Las baterías conectadas en cadenas en serie también se pueden recargar con un solo cargador que tenga la misma salida de voltaje de carga nominal que el voltaje nominal del paquete de baterías. En la Figura 8, un solo cargador de 24 voltios está conectado a una batería de 24 voltios.

En la Figura 9 vemos un par de baterías de 12 voltios conectadas en paralelo. Este paquete de baterías de 12 voltios está conectado a un solo cargador de 12 voltios. Tenga en cuenta el cable azul designado W1. El propósito de este cable es equilibrar la caída de voltaje de manera uniforme en ambas baterías y cada cable durante la carga. Esto no es crítico para los cargadores de corriente más baja, pero cuando comienza a entrar en el rango de 10 amperios y más, el diferencial de voltaje puede ser significativo. El cable azul W1 debe estar conectado al extremo opuesto de la batería como el cable negro en la parte superior de la batería.

10. Cuatro baterías en serie / en paralelo (Ejemplo 1), un cargador


Figura 11: Cuatro baterías en serie / en paralelo (Ejemplo 1), un cargador

El diagrama que se muestra en la Figura 11 es una forma aceptable de cargar una batería combinada serie / paralelo. Este método es definitivamente mejor que la disposición que se muestra en la Figura 10 porque el desequilibrio en los voltajes de las baterías individuales no es tan preocupante. Hay algunos detalles intrincados de los algoritmos de carga que están optimizados específicamente para dar cuenta y eliminar el desequilibrio de voltaje de la batería individual en cadenas de series grandes. Incluso sin esas características especiales de carga, el cargador de 24 voltios en este arreglo funciona mejor que dos cargadores de 12 voltios. Nuevamente, el cable azul designado W1 cumple la misma función de desequilibrio de caída de voltaje de carga que en la Figura 9.

La Figura 12 muestra nuevamente dos cargadores de 12 voltios conectados a un paquete de baterías en serie / paralelo. Pero esta batería está configurada como el ejemplo 2 en la sección anterior. Lo que tienes son dos juegos de dos baterías cada una conectada en paralelo. Luego, esos dos conjuntos de baterías conectadas en paralelo se conectan en serie mediante una conexión de un solo cable. En este caso, es perfectamente aceptable usar un solo cargador para cada uno de los juegos de baterías conectadas en paralelo sin preocuparse por el desequilibrio de voltaje discutido con respecto al ejemplo 1. Recuerde que el ejemplo 1 que se muestra en la Figura 4 tenía dos juegos de dos baterías , primero conectado en serie, luego cada serie conectada en paralelo por 2 conexiones de cable.

Para aquellos aficionados a las matemáticas que están en topología y espacios n-dimensionales, etc., se podría considerar el hecho de que hay un trozo más de cable que conecta las baterías en el ejemplo 2 (5 trozos de cable en total) en comparación con solo 4 trozos de cable. en el ejemplo 1. Esa conexión adicional marca la diferencia entre poder usar dos cargadores de 12 voltios de manera efectiva en lugar de tener que usar un cargador de 24 voltios. En algunos sistemas más grandes, este tipo de consideraciones podrían tener un impacto tanto en la economía como en la confiabilidad del sistema.

11. Cuatro baterías en serie / en paralelo (ejemplo 2), dos cargadores


Figura 12: Cuatro baterías en serie / en paralelo (ejemplo 2), dos cargadores

La Figura 13 muestra la misma disposición de paquete de batería de 24 voltios, 4 baterías, serie / paralelo que en el ejemplo 2, pero con un solo cargador de batería de 24 voltios. Debido a las diferencias entre las conexiones físicas y eléctricas en los paquetes de baterías al comparar los ejemplos 1 y 2, en un caso es aceptable usar dos baterías de 12 voltios o una sola batería de 24 voltios. En el otro caso no es aceptable.

Si alguna vez tiene dudas sobre las conexiones eléctricas entre las baterías y el equipo de carga, comuníquese con la batería y / o con el fabricante del cargador de la batería y asegúrese de realizar las conexiones correctamente. Esa información puede potencialmente ahorrar mucho dinero y frustración.

12. Cuatro baterías en serie / paralelas (ejemplo 2), un cargador


Figura 13: Cuatro baterías en serie / paralelas (ejemplo 2), un cargador:

Solo un comentario más sobre el desequilibrio de voltaje mientras se aplica la corriente de carga. La Figura 13 muestra dos cables resaltados, el azul designado W1 y el verde designado W2. Curiosamente, si la conexión en el terminal positivo de la batería D se mueve al terminal positivo de la batería C, sin cambiar la conexión en el terminal negativo de la batería A, entonces existirá un desequilibrio de voltaje. Haz un experimento mental. Tome un lápiz y trace la ruta de la corriente de carga desde la salida, el terminal positivo del cargador de 24 voltios, a través de los cables y las baterías, a través de W1 y de regreso a la salida, terminal negativo del cargador de 24 voltios.

Ahora regrese a la Figura 12 y mire el cable verde designado W3. Con 2 cargadores independientes conectados, los cables azules W1 & W2 corrige el desequilibrio de voltaje que existiría en los paquetes individuales de baterías conectadas en paralelo. El cable verde W3 no hace absolutamente nada en términos de carga de las baterías. De hecho, simplemente se puede quitar porque NO CORRIENTE fluye a través de él mientras se cargan los dos grupos de baterías.

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