باتری‌های سری و موازی: راهنمای جامع

به عنوان یک مهندس علاقه‌مند به انرژی پایدار، معتقدم تسلط بر اتصالات باتری برای بهینه‌سازی سیستم‌های تجدیدپذیر بسیار مهم است. در حالی که سری و موازی هر کدام جایگاه خود را دارند، من به طور خاص در مورد ترکیب‌های سری-موازی هیجان‌زده هستم. این تنظیمات هیبریدی انعطاف‌پذیری بی‌نظیری ارائه می‌دهند و به ما امکان می‌دهند ولتاژ و ظرفیت را برای حداکثر بهره‌وری تنظیم کنیم. همانطور که به سمت آینده‌ای سبزتر حرکت می‌کنیم، انتظار دارم شاهد ظهور پیکربندی‌های باتری نوآورانه‌تری، به ویژه در ذخیره‌سازی انرژی مسکونی و در مقیاس شبکه، باشیم. نکته کلیدی، ایجاد تعادل بین پیچیدگی و قابلیت اطمینان است و تضمین می‌کند که سیستم‌های باتری ما هم قدرتمند و هم قابل اعتماد هستند.

تصور کنید که در حال راه‌اندازی یک سیستم انرژی خورشیدی برای کابین خارج از شبکه خود هستید یا می‌خواهید یک وسیله نقلیه الکتریکی را از ابتدا بسازید. باتری‌های خود را آماده کرده‌اید، اما اکنون یک تصمیم حیاتی پیش می‌آید: چگونه آنها را به هم وصل کنید؟ آیا باید آنها را به صورت سری یا موازی سیم‌کشی کنید؟ این انتخاب می‌تواند عملکرد پروژه شما را بهبود بخشد یا آن را مختل کند.

باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی - این موضوعی است که بسیاری از علاقه‌مندان به DIY و حتی برخی از متخصصان را گیج می‌کند. البته، این یکی از سوالاتی است که اغلب مشتریان از تیم BSLBATT می‌پرسند. اما نترسید! در این مقاله، ما این روش‌های اتصال را رمزگشایی می‌کنیم و به شما کمک می‌کنیم تا بفهمید چه زمانی از هر یک از آنها استفاده کنید.

آیا می‌دانستید که سیم‌کشی دو باتری ۲۴ ولتی به صورت سری به شما این امکان را می‌دهد۴۸ ولت، در حالی که اتصال موازی آنها آن را در ۱۲ ولت نگه می‌دارد اما ظرفیت را دو برابر می‌کند؟ یا اینکه اتصالات موازی برای سیستم‌های خورشیدی ایده‌آل هستند، در حالی که سری اغلب برای ذخیره‌سازی انرژی تجاری بهتر است؟ ما به تمام این جزئیات و موارد دیگر خواهیم پرداخت.

بنابراین چه یک تعمیرکار آخر هفته باشید و چه یک مهندس باتجربه، برای تسلط بر هنر اتصالات باتری، ادامه مطلب را بخوانید. در پایان، با اطمینان خاطر باتری‌ها را مانند یک حرفه‌ای سیم‌کشی خواهید کرد. آماده‌اید تا دانش خود را افزایش دهید؟ بیایید شروع کنیم!

غذاهای اصلی

• اتصالات سری ولتاژ را افزایش می‌دهند، اتصالات موازی ظرفیت را افزایش می‌دهند
• سری برای نیازهای ولتاژ بالا مناسب است، موازی برای زمان اجرا طولانی‌تر
• ترکیب‌های سری-موازی انعطاف‌پذیری و کارایی ارائه می‌دهند
• ایمنی بسیار مهم است؛ از تجهیزات مناسب استفاده کنید و باتری‌ها را با هم تطبیق دهید
• بر اساس ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز خود انتخاب کنید
• نگهداری منظم، عمر باتری را در هر پیکربندی افزایش می‌دهد
• تنظیمات پیشرفته مانند سری-موازی نیاز به مدیریت دقیق دارند
• عواملی مانند افزونگی، شارژ و پیچیدگی سیستم را در نظر بگیرید

درک اصول اولیه باتری

قبل از اینکه به پیچیدگی‌های اتصالات سری و موازی بپردازیم، بیایید با اصول اولیه شروع کنیم. وقتی در مورد باتری‌ها صحبت می‌کنیم، دقیقاً با چه چیزی سر و کار داریم؟

باتری اساساً یک دستگاه الکتروشیمیایی است که انرژی الکتریکی را به شکل شیمیایی ذخیره می‌کند. اما پارامترهای کلیدی که هنگام کار با باتری‌ها باید در نظر بگیریم چیست؟

• ولتاژ:این «فشار» الکتریکی است که الکترون‌ها را در یک مدار به حرکت در می‌آورد. این فشار با ولت (V) اندازه‌گیری می‌شود. برای مثال، یک باتری ماشین معمولی ولتاژی معادل ۱۲ ولت دارد.
• آمپراژ:این به جریان بار الکتریکی اشاره دارد و با واحد آمپر (A) اندازه‌گیری می‌شود. آن را به عنوان حجم الکتریسیته‌ای که از مدار شما عبور می‌کند در نظر بگیرید.
• ظرفیت:این مقدار بار الکتریکی است که یک باتری می‌تواند ذخیره کند و معمولاً با واحد آمپر-ساعت (Ah) اندازه‌گیری می‌شود. برای مثال، یک باتری ۱۰۰ آمپرساعتی از نظر تئوری می‌تواند ۱ آمپر را به مدت ۱۰۰ ساعت یا ۱۰۰ آمپر را به مدت ۱ ساعت تأمین کند.

چرا ممکن است یک باتری برای برخی کاربردها کافی نباشد؟ بیایید چند سناریو را در نظر بگیریم:

• الزامات ولتاژ:ممکن است دستگاه شما به ۲۴ ولت نیاز داشته باشد، اما شما فقط باتری‌های ۱۲ ولتی دارید.
• نیازهای ظرفیتی:یک باتری ممکن است به اندازه کافی برای سیستم خورشیدی مستقل از شبکه شما دوام نیاورد.
• نیازهای قدرت:برخی از کاربردها به جریانی بیشتر از آنچه یک باتری به تنهایی می‌تواند با اطمینان ارائه دهد، نیاز دارند.

اینجاست که اتصال باتری‌ها به صورت سری یا موازی مطرح می‌شود. اما این اتصالات دقیقاً چه تفاوتی دارند؟ و چه زمانی باید یکی را بر دیگری ترجیح دهید؟ با ما همراه باشید تا در بخش‌های بعدی به بررسی این سؤالات بپردازیم.

اتصال باتری‌ها به صورت سری

این دقیقاً چگونه کار می‌کند و مزایا و معایب آن چیست؟

وقتی باتری‌ها را به صورت سری وصل می‌کنیم، چه اتفاقی برای ولتاژ و ظرفیت می‌افتد؟ تصور کنید که دو باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپر ساعت دارید. اگر آنها را به صورت سری وصل کنید، ولتاژ و ظرفیت آنها چگونه تغییر می‌کند؟ بیایید آن را تجزیه و تحلیل کنیم:

ولتاژ:۱۲ ولت + ۱۲ ولت = ۲۴ ولت
ظرفیت:روی ۱۰۰ آمپر ساعت باقی می‌ماند

جالبه، نه؟ ولتاژ دو برابر میشه، اما ظرفیت ثابت میمونه. این مشخصه کلیدی اتصالات سری هست.

خب، چطور باتری‌ها را به صورت سری سیم‌کشی کنیم؟ در اینجا یک راهنمای گام به گام ساده آورده شده است:

۱. پایانه‌های مثبت (+) و منفی (-) را در هر باتری مشخص کنید
۲. ترمینال منفی (-) باتری اول را به ترمینال مثبت (+) باتری دوم وصل کنید.
۳. ترمینال مثبت (+) باقی مانده از باتری اول، خروجی مثبت (+) جدید شما می‌شود.
۴. ترمینال منفی (-) باقی مانده باتری دوم، خروجی منفی (-) جدید شما می‌شود.

اما چه زمانی باید اتصال سری را به جای اتصال موازی انتخاب کنید؟ در اینجا چند کاربرد رایج آورده شده است:

• ESS تجاری:بسیاری از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی تجاری از اتصال سری برای دستیابی به ولتاژهای بالاتر استفاده می‌کنند.
• سیستم‌های خورشیدی خانگی:اتصالات سری می‌توانند به تطبیق الزامات ورودی اینورتر کمک کنند.
• ماشین‌های گلف:بیشتر آنها از باتری‌های ۶ ولتی به صورت سری برای دستیابی به سیستم‌های ۳۶ ولت یا ۴۸ ولت استفاده می‌کنند.

مزایای اتصالات سری چیست؟

• خروجی ولتاژ بالاتر:ایده‌آل برای کاربردهای توان بالا
• کاهش جریان عبوری:این یعنی می‌توانید از سیم‌های نازک‌تر استفاده کنید و در هزینه‌ها صرفه‌جویی کنید.
• بهبود بهره‌وری:ولتاژهای بالاتر اغلب به معنای اتلاف انرژی کمتر در انتقال هستند

با این حال، اتصالات سری بدون اشکال نیستند.اگر یکی از باتری‌های سری از کار بیفتد چه اتفاقی می‌افتد؟ متأسفانه، این می‌تواند کل سیستم را از کار بیندازد. این یکی از تفاوت‌های کلیدی بین باتری‌های سری و موازی است.

آیا کم‌کم متوجه می‌شوید که اتصالات سری چگونه می‌توانند در پروژه شما جای بگیرند؟ در بخش بعدی، اتصالات موازی را بررسی خواهیم کرد و خواهیم دید که چگونه با هم مقایسه می‌شوند. به نظر شما کدام یک برای افزایش زمان اجرا بهتر است - سری یا موازی؟

اتصال موازی باتری‌ها

حالا که اتصالات سری را بررسی کردیم، بیایید توجه خود را به سیم‌کشی موازی معطوف کنیم. این روش چه تفاوتی با سری دارد و چه مزایای منحصر به فردی ارائه می‌دهد؟

وقتی باتری‌ها را به صورت موازی وصل می‌کنیم، چه اتفاقی برای ولتاژ و ظرفیت می‌افتد؟ بیایید دوباره از دو باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپرساعتی خود به عنوان مثال استفاده کنیم:

ولتاژ:در ۱۲ ولت باقی می‌ماند
ظرفیت:۱۰۰ آمپر ساعت + ۱۰۰ آمپر ساعت = ۲۰۰ آمپر ساعت

متوجه تفاوت شدید؟ برخلاف اتصالات سری، سیم‌کشی موازی ولتاژ را ثابت نگه می‌دارد اما ظرفیت را افزایش می‌دهد. این تفاوت کلیدی بین باتری‌های سری و موازی است.

خب، چطور باتری‌ها را موازی سیم‌کشی کنیم؟ در اینجا یک راهنمای سریع آورده شده است:

۱. پایانه‌های مثبت (+) و منفی (-) را در هر باتری مشخص کنید
۲. تمام ترمینال‌های مثبت (+) را به هم وصل کنید
۳. تمام ترمینال‌های منفی (-) را به هم وصل کنید
۴. ولتاژ خروجی شما مانند یک باتری تکی خواهد بود.

BSLBATT چهار روش اتصال موازی باتری معقول ارائه می‌دهد که عملیات خاص آنها به شرح زیر است:

باس بارها

نیمه راه

مورب

پست‌ها

چه زمانی ممکن است اتصال موازی را به سری ترجیح دهید؟ برخی از کاربردهای رایج عبارتند از:

• باتری‌های خانه‌های سیار (RV):اتصالات موازی، زمان اجرا را بدون تغییر ولتاژ سیستم افزایش می‌دهند.
• سیستم‌های خورشیدی مستقل از شبکه:ظرفیت بیشتر به معنای ذخیره انرژی بیشتر برای استفاده در شب است
• کاربردهای دریایی:قایق‌ها اغلب از باتری‌های موازی برای استفاده طولانی مدت از قطعات الکترونیکی داخل قایق استفاده می‌کنند.

مزایای اتصالات موازی چیست؟

• افزایش ظرفیت:زمان کارکرد طولانی‌تر بدون تغییر ولتاژ
• افزونگی:اگر یک باتری از کار بیفتد، باتری‌های دیگر هنوز می‌توانند برق را تأمین کنند
• شارژ آسان‌تر:می‌توانید از یک شارژر استاندارد برای نوع باتری خود استفاده کنید

اما در مورد معایب چطور؟یک مشکل بالقوه این است که باتری‌های ضعیف‌تر می‌توانند در یک سیستم موازی، باتری‌های قوی‌تر را تخلیه کنند. به همین دلیل استفاده از باتری‌هایی با نوع، سن و ظرفیت یکسان بسیار مهم است.

آیا کم‌کم متوجه می‌شوید که اتصالات موازی چگونه می‌توانند در پروژه‌های شما مفید باشند؟ به نظر شما انتخاب بین سری و موازی چه تاثیری بر طول عمر باتری خواهد داشت؟

در بخش بعدی، مستقیماً اتصالات سری و موازی را با هم مقایسه خواهیم کرد. به نظر شما کدام یک برای نیازهای خاص شما مناسب‌تر است؟

مقایسه اتصالات سری در مقابل اتصالات موازی

حالا که هر دو روش اتصال سری و موازی را بررسی کردیم، بیایید آنها را رو در رو بررسی کنیم. این دو روش چگونه با یکدیگر مقایسه می‌شوند؟

ولتاژ:
سری: افزایش می‌یابد (مثلاً ۱۲ ولت +۱۲ ولت= ۲۴ ولت)
موازی: ثابت می‌ماند (مثلاً ۱۲ ولت + ۱۲ ولت = ۱۲ ولت)

ظرفیت:
سری: ثابت می‌ماند (مثلاً ۱۰۰ آمپرساعت + ۱۰۰ آمپرساعت = ۱۰۰ آمپرساعت)
موازی: افزایش می‌یابد (مثلاً ۱۰۰ آمپرساعت + ۱۰۰ آمپرساعت = ۲۰۰ آمپرساعت)

فعلی:
سری: همینطور می‌ماند
موازی: افزایش می‌یابد

اما کدام پیکربندی را باید برای پروژه خود انتخاب کنید؟ بیایید آن را تجزیه و تحلیل کنیم:

چه زمانی سریال انتخاب کنیم:

• به ولتاژ بالاتری نیاز دارید (مثلاً سیستم‌های ۲۴ ولت یا ۴۸ ولت)
• شما می‌خواهید جریان را برای سیم‌کشی نازک‌تر کاهش دهید
• کاربرد شما به ولتاژ بالاتری نیاز دارد (مثلاً بسیاری از سیستم‌های خورشیدی سه فاز)

چه زمانی موازی را انتخاب کنیم:

• به ظرفیت بیشتر/زمان اجرای طولانی‌تر نیاز دارید
• شما می‌خواهید ولتاژ سیستم فعلی خود را حفظ کنید
• در صورت خرابی یک باتری، به افزونگی نیاز دارید

خب، باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی - کدام بهتر است؟ همانطور که احتمالاً حدس زده‌اید، پاسخ کاملاً به نیازهای خاص شما بستگی دارد. پروژه شما چیست؟ به نظر شما کدام پیکربندی بهتر عمل می‌کند؟ ایده‌های خود را با مهندسان ما در میان بگذارید.

آیا می‌دانستید که برخی از سیستم‌ها از هر دو اتصال سری و موازی استفاده می‌کنند؟ برای مثال، یک سیستم ۲۴ ولت ۲۰۰ آمپرساعت ممکن است از چهار باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپرساعت استفاده کند - دو مجموعه موازی از دو باتری که به صورت سری قرار گرفته‌اند. این ترکیب مزایای هر دو پیکربندی را دارد.

پیکربندی‌های پیشرفته: ترکیب‌های سری-موازی

آماده‌اید تا دانش باتری خود را به سطح بالاتری ببرید؟ بیایید برخی از پیکربندی‌های پیشرفته را بررسی کنیم که بهترین‌های هر دو جهان - اتصالات سری و موازی - را با هم ترکیب می‌کنند.

آیا تا به حال از خود پرسیده‌اید که چگونه بانک‌های باتری در مقیاس بزرگ در مزارع خورشیدی یا وسایل نقلیه الکتریکی می‌توانند به ولتاژ بالا و ظرفیت بالا دست یابند؟ پاسخ در ترکیب‌های سری-موازی نهفته است.

ترکیب سری-موازی دقیقاً چیست؟ دقیقاً همان چیزی است که به نظر می‌رسد - چیدمانی که در آن برخی از باتری‌ها به صورت سری به هم متصل می‌شوند و سپس این رشته‌های سری به صورت موازی به هم متصل می‌شوند.

بیایید به یک مثال نگاه کنیم:

تصور کنید که هشت باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپر ساعت دارید. می‌توانید:

• هر هشت عدد را به صورت سری برای ۹۶ ولت ۱۰۰ آمپر ساعت وصل کنید
• هر هشت عدد را به صورت موازی برای ۱۲ ولت ۸۰۰ آمپر ساعت وصل کنید
• یا… دو رشته سری از چهار باتری ایجاد کنید (۴۸ ولت ۱۰۰ آمپر ساعت) ، سپس این دو رشته را به صورت موازی وصل کنید

نتیجه گزینه ۳؟ یک سیستم ۴۸ ولت ۲۰۰ آمپر ساعت. توجه کنید که چگونه این افزایش ولتاژ اتصالات سری را با افزایش ظرفیت اتصالات موازی ترکیب می‌کند.

اما چرا این تنظیمات پیچیده‌تر را انتخاب می‌کنید؟ در اینجا چند دلیل وجود دارد:

• انعطاف‌پذیری:شما می‌توانید به طیف وسیع‌تری از ترکیبات ولتاژ/ظرفیت دست یابید
• افزونگی:اگر یک سیم از کار بیفتد، هنوز از سیم دیگر برق دارید
• کارایی:شما می‌توانید هم برای ولتاژ بالا (راندمان) و هم برای ظرفیت بالا (زمان اجرا) بهینه‌سازی کنید.

آیا می‌دانستید که بسیاری از سیستم‌های ذخیره انرژی ولتاژ بالا از ترکیب سری-موازی استفاده می‌کنند؟ برای مثال،بسته فشار قوی BSLBATT ESS-GRIDاز ۳ تا ۱۲ بسته باتری ۵۷.۶ ولت ۱۳۵ آمپر ساعت در پیکربندی سری استفاده می‌کند و سپس گروه‌ها به صورت موازی متصل می‌شوند تا به ولتاژ بالا دست یابند و راندمان تبدیل و ظرفیت ذخیره‌سازی را برای رفع نیازهای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ بهبود بخشند.

بنابراین، وقتی صحبت از باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی می‌شود، گاهی اوقات پاسخ «هر دو» است! اما به یاد داشته باشید، با پیچیدگی بیشتر، مسئولیت بیشتری نیز به همراه دارد. تنظیمات سری-موازی نیاز به تعادل و مدیریت دقیق دارند تا از شارژ و دشارژ یکنواخت همه باتری‌ها اطمینان حاصل شود.

نظر شما چیست؟ آیا ترکیب سری-موازی می‌تواند برای پروژه شما مناسب باشد؟ یا شاید سادگی سری یا موازی محض را ترجیح می‌دهید.

در بخش بعدی، برخی از ملاحظات ایمنی مهم و بهترین شیوه‌ها را برای اتصالات سری و موازی مورد بحث قرار خواهیم داد. به هر حال، کار با باتری‌ها اگر به درستی انجام نشود می‌تواند خطرناک باشد. آیا آماده‌اید تا یاد بگیرید چگونه ضمن به حداکثر رساندن عملکرد باتری خود، ایمن بمانید؟

ملاحظات ایمنی و بهترین شیوه‌ها

حالا که اتصالات سری و موازی را مقایسه کردیم، ممکن است از خود بپرسید که آیا یکی از دیگری امن‌تر است؟ آیا هنگام سیم‌کشی باتری‌ها باید اقدامات احتیاطی خاصی را رعایت کنم؟ بیایید این ملاحظات ایمنی حیاتی را بررسی کنیم.

اول و مهمتر از همه، همیشه به یاد داشته باشید که باتری‌ها انرژی زیادی را ذخیره می‌کنند. استفاده نادرست از آنها می‌تواند منجر به اتصال کوتاه، آتش‌سوزی یا حتی انفجار شود. پس چگونه می‌توانید ایمن بمانید؟

هنگام کار با باتری‌ها به صورت سری یا موازی:

۱. از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کنید: از دستکش‌های عایق و عینک ایمنی استفاده کنید.
۲. از ابزار مناسب استفاده کنید: آچارهای عایق می‌توانند از اتصال کوتاه‌های تصادفی جلوگیری کنند.
۳. باتری‌ها را جدا کنید: همیشه قبل از کار روی اتصالات، باتری‌ها را جدا کنید.
۴. باتری‌ها را با هم تطبیق دهید: از باتری‌هایی با نوع، عمر و ظرفیت یکسان استفاده کنید.
۵. اتصالات را بررسی کنید: مطمئن شوید که همه اتصالات محکم و بدون خوردگی هستند.

بهترین روش‌ها برای اتصال سری و موازی باتری‌های لیتیومی خورشیدی

برای اطمینان از استفاده ایمن و کارآمد از باتری‌های لیتیومی، رعایت بهترین شیوه‌ها هنگام اتصال سری یا موازی آنها ضروری است.

این شیوه‌ها عبارتند از:

• از باتری‌هایی با ظرفیت و ولتاژ یکسان استفاده کنید.
• از باتری‌های ساخت همان تولیدکننده و از یک سری باتری استفاده کنید.
• از یک سیستم مدیریت باتری (BMS) برای نظارت و تعادل شارژ و دشارژ باتری استفاده کنید.
• استفاده از یکفیوزیا قطع کننده مدار برای محافظت از باتری در برابر شرایط اضافه جریان یا اضافه ولتاژ.
• از کانکتورها و سیم‌کشی‌های باکیفیت استفاده کنید تا مقاومت و تولید گرما به حداقل برسد.
• از شارژ یا دشارژ بیش از حد باتری خودداری کنید، زیرا این کار می‌تواند باعث آسیب یا کاهش طول عمر کلی آن شود.

اما در مورد نگرانی‌های ایمنی خاص برای اتصالات سری در مقابل اتصالات موازی چطور؟

برای اتصالات سری:

اتصالات سری، ولتاژ را افزایش می‌دهند، که می‌تواند فراتر از سطوح ایمن باشد. آیا می‌دانستید که ولتاژهای بالای ۵۰ ولت DC می‌توانند کشنده باشند؟ همیشه از عایق‌بندی و تکنیک‌های جابجایی مناسب استفاده کنید.
قبل از اتصال به سیستم، از یک ولت‌متر برای بررسی ولتاژ کل استفاده کنید.

برای اتصالات موازی:

ظرفیت جریان بالاتر به معنای افزایش خطر اتصال کوتاه است.
اگر سیم‌ها کوچک باشند، جریان بالاتر می‌تواند منجر به گرمای بیش از حد شود
برای محافظت، از فیوز یا قطع کننده مدار در هر رشته موازی استفاده کنید.

آیا می‌دانستید که ترکیب باتری‌های قدیمی و جدید می‌تواند چه در حالت سری و چه در حالت موازی خطرناک باشد؟ باتری قدیمی‌تر می‌تواند شارژ معکوس داشته باشد و به طور بالقوه باعث گرم شدن بیش از حد یا نشت آن شود.

مدیریت حرارتی:

باتری‌های سری می‌توانند دچار گرمایش ناهموار شوند. چگونه از این امر جلوگیری می‌کنید؟ نظارت و متعادل‌سازی منظم بسیار مهم است.

اتصالات موازی گرما را به طور مساوی‌تری توزیع می‌کنند، اما اگر یکی از باتری‌ها بیش از حد گرم شود چه؟ این می‌تواند باعث واکنش زنجیره‌ای به نام فرار حرارتی شود.

در مورد شارژ چطور؟ برای باتری‌های سری، به شارژری نیاز دارید که با ولتاژ کل مطابقت داشته باشد. برای باتری‌های موازی، می‌توانید از یک شارژر استاندارد برای آن نوع باتری استفاده کنید، اما به دلیل افزایش ظرفیت، ممکن است شارژ آن بیشتر طول بکشد.

آیا می‌دانستید؟ طبق گفتهانجمن ملی حفاظت در برابر آتشباتری‌ها بین سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۸ در ایالات متحده حدود ۱۵۷۰۰ آتش‌سوزی ایجاد کرده‌اند. اقدامات احتیاطی ایمنی مناسب نه تنها مهم هستند، بلکه ضروری نیز هستند!

به یاد داشته باشید، ایمنی فقط به معنای جلوگیری از تصادفات نیست - بلکه به معنای به حداکثر رساندن عمر و عملکرد باتری‌های شما نیز هست. نگهداری منظم، شارژ مناسب و جلوگیری از تخلیه کامل شارژ، همگی می‌توانند به افزایش عمر باتری کمک کنند، چه از اتصالات سری استفاده کنید و چه موازی.

نتیجه‌گیری: انتخاب درست برای نیازهایتان

ما جزئیات باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی را بررسی کرده‌ایم، اما ممکن است هنوز از خود بپرسید: کدام پیکربندی برای من مناسب است؟ بیایید با چند نکته کلیدی بحث را جمع‌بندی کنیم تا به شما در تصمیم‌گیری کمک کنیم.

اول از خودتان بپرسید: هدف اصلی شما چیست؟

به ولتاژ بالاتری نیاز دارید؟ اتصالات سری گزینه‌ی ایده‌آل شماست.
دنبال زمان اجرای طولانی‌تری هستید؟ تنظیمات موازی بهتر به شما کمک می‌کنند.

اما فقط ولتاژ و ظرفیت مطرح نیست، اینطور نیست؟ این عوامل را در نظر بگیرید:

- کاربرد: آیا می‌خواهید یک RV را روشن کنید یا یک سیستم خورشیدی بسازید؟
- محدودیت فضا: آیا فضای کافی برای چندین باتری دارید؟
- بودجه: به یاد داشته باشید، پیکربندی‌های مختلف ممکن است به تجهیزات خاصی نیاز داشته باشند.

آیا می‌دانستید؟ طبق یک نظرسنجی در سال ۲۰۲۲ توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر، ۴۰٪ از تاسیسات خورشیدی مسکونی اکنون شامل ذخیره‌سازی باتری هستند. بسیاری از این سیستم‌ها از ترکیبی از اتصالات سری و موازی برای بهینه‌سازی عملکرد استفاده می‌کنند.

هنوز مطمئن نیستید؟ در اینجا یک راهنمای سریع برای شما آورده شده است:

به یاد داشته باشید، هیچ راه حل یکسانی برای همه در مورد باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی وجود ندارد. بهترین انتخاب به نیازها و شرایط خاص شما بستگی دارد.

آیا به رویکرد ترکیبی فکر کرده‌اید؟ برخی از سیستم‌های پیشرفته از ترکیب‌های سری-موازی برای بهره‌مندی از هر دو حالت استفاده می‌کنند. آیا این می‌تواند همان راه‌حلی باشد که به دنبال آن هستید؟

در نهایت، درک تفاوت‌های بین باتری‌های سری و موازی به شما این امکان را می‌دهد که در مورد تنظیمات برق خود تصمیمات آگاهانه‌ای بگیرید. چه یک فرد علاقه‌مند به DIY باشید و چه یک نصاب حرفه‌ای، این دانش کلید بهینه‌سازی عملکرد و طول عمر سیستم باتری شما است.

خب، قدم بعدی شما چیست؟ آیا افزایش ولتاژ اتصال سری را انتخاب می‌کنید یا افزایش ظرفیت اتصال موازی را؟ یا شاید یک راه‌حل ترکیبی را بررسی کنید؟ هر چه را که انتخاب می‌کنید، به یاد داشته باشید که ایمنی را در اولویت قرار دهید و در صورت شک با متخصصان مشورت کنید.

کاربردهای عملی: سری در مقابل موازی در عمل

حالا که به بررسی این تئوری پرداختیم، ممکن است از خود بپرسید: این موضوع در سناریوهای دنیای واقعی چگونه عمل می‌کند؟ در چه مواردی می‌توانیم تفاوت باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی را مشاهده کنیم؟ بیایید برخی از کاربردهای عملی را برای تحقق این مفاهیم بررسی کنیم.

سیستم‌های انرژی خورشیدی:

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که پنل‌های خورشیدی چگونه کل خانه‌ها را تغذیه می‌کنند؟ بسیاری از تأسیسات خورشیدی از ترکیبی از اتصالات سری و موازی استفاده می‌کنند. چرا؟ اتصالات سری ولتاژ را برای مطابقت با نیازهای اینورتر افزایش می‌دهند، در حالی که اتصالات موازی ظرفیت کلی را برای برق طولانی‌تر افزایش می‌دهند. به عنوان مثال، یک سیستم خورشیدی مسکونی معمولی ممکن است از ۴ رشته ۱۰ پنلی به صورت سری استفاده کند که آن رشته‌ها به صورت موازی متصل شده‌اند.

وسایل نقلیه الکتریکی:

آیا می‌دانستید که تسلا مدل S از حداکثر ۷۱۰۴ سلول باتری جداگانه استفاده می‌کند؟ این سلول‌ها به صورت سری و موازی چیده شده‌اند تا ولتاژ و ظرفیت بالای مورد نیاز برای رانندگی طولانی مدت را فراهم کنند. سلول‌ها در ماژول‌هایی گروه‌بندی می‌شوند که سپس به صورت سری به هم متصل می‌شوند تا به ولتاژ مورد نیاز برسند.

لوازم الکترونیکی قابل حمل:

آیا تا به حال متوجه شده‌اید که باتری گوشی هوشمند شما نسبت به گوشی تاشوی قدیمی‌تان دوام بیشتری دارد؟ دستگاه‌های مدرن اغلب از سلول‌های لیتیوم-یونی با اتصال موازی برای افزایش ظرفیت بدون تغییر ولتاژ استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، بسیاری از لپ‌تاپ‌ها از ۲-۳ سلول به صورت موازی برای افزایش عمر باتری استفاده می‌کنند.

نمک‌زدایی آب خارج از شبکه:

تنظیمات سری و موازی باتری در تصفیه آب خارج از شبکه ضروری است. به عنوان مثال، درواحدهای نمک‌زدایی خورشیدی قابل حملاتصالات سری، ولتاژ پمپ‌های فشار قوی در آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی را افزایش می‌دهند، در حالی که تنظیمات موازی، عمر باتری را افزایش می‌دهند. این امر، آب‌شیرین‌کنی کارآمد و سازگار با محیط زیست را امکان‌پذیر می‌کند - ایده‌آل برای استفاده در مناطق دورافتاده یا اضطراری.

کاربردهای دریایی:

قایق‌ها اغلب با چالش‌های منحصر به فردی در زمینه برق مواجه هستند. چگونه این چالش‌ها را مدیریت می‌کنند؟ بسیاری از آنها از ترکیبی از اتصالات سری و موازی استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، یک سیستم معمولی ممکن است شامل دو باتری ۱۲ ولتی به صورت موازی برای روشن کردن موتور و تأمین بار باشد، و یک باتری ۱۲ ولتی اضافی به صورت سری برای تأمین ۲۴ ولت برای تجهیزات خاص.

سیستم‌های یو پی اس صنعتی:

در محیط‌های بحرانی مانند مراکز داده، منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) ضروری هستند. این منابع اغلب از بانک‌های بزرگی از باتری‌ها در پیکربندی‌های سری-موازی استفاده می‌کنند. چرا؟ این چیدمان هم ولتاژ بالای مورد نیاز برای تبدیل کارآمد برق و هم زمان اجرای طولانی مورد نیاز برای حفاظت از سیستم را فراهم می‌کند.

همانطور که می‌بینیم، انتخاب بین باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی فقط یک بحث تئوری نیست - بلکه پیامدهای واقعی در صنایع مختلف دارد. هر کاربرد نیاز به بررسی دقیق ولتاژ، ظرفیت و الزامات کلی سیستم دارد.

آیا در تجربیات خود با هیچ یک از این تنظیمات مواجه شده‌اید؟ یا شاید کاربردهای جالب دیگری از اتصالات سری در مقابل اتصالات موازی دیده باشید؟ درک این مثال‌های عملی می‌تواند به شما کمک کند تا در مورد پیکربندی باتری خود تصمیمات آگاهانه‌تری بگیرید.

سوالات متداول در مورد باتری‌های سری یا موازی

س: آیا می‌توانم انواع یا برندهای مختلف باتری را به صورت سری یا موازی با هم ترکیب کنم؟

الف) معمولاً توصیه نمی‌شود که انواع یا برندهای مختلف باتری را به صورت سری یا موازی با هم ترکیب کنید. انجام این کار می‌تواند منجر به عدم تعادل در ولتاژ، ظرفیت و مقاومت داخلی شود که ممکن است منجر به عملکرد ضعیف، کاهش طول عمر یا حتی خطرات ایمنی شود.

باتری‌ها در پیکربندی سری یا موازی باید از نوع، ظرفیت و سن یکسانی باشند تا عملکرد و طول عمر بهینه داشته باشند. اگر مجبور به تعویض باتری در یک سیستم موجود هستید، بهتر است برای اطمینان از ثبات، تمام باتری‌های سیستم را تعویض کنید. اگر در مورد ترکیب باتری‌ها مطمئن نیستید یا نیاز به ایجاد تغییر در پیکربندی باتری خود دارید، همیشه با یک متخصص مشورت کنید.

س: چگونه می‌توانم ولتاژ و ظرفیت کل باتری‌ها را در حالت سری در مقابل موازی محاسبه کنم؟

الف) برای باتری‌های سری، ولتاژ کل برابر با مجموع ولتاژهای تک تک باتری‌ها است، در حالی که ظرفیت مانند یک باتری واحد باقی می‌ماند. به عنوان مثال، دو باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپرساعت به صورت سری، ۲۴ ولت ۱۰۰ آمپرساعت تولید می‌کنند. در اتصالات موازی، ولتاژ مانند یک باتری واحد باقی می‌ماند، اما ظرفیت برابر با مجموع ظرفیت‌های تک تک باتری‌ها است. با استفاده از همان مثال، دو باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپرساعت به صورت موازی، ۱۲ ولت ۲۰۰ آمپرساعت تولید می‌کنند.

برای محاسبه، کافیست ولتاژها را برای اتصالات سری و ظرفیت‌ها را برای اتصالات موازی جمع کنید. به یاد داشته باشید، این محاسبات شرایط ایده‌آل و باتری‌های یکسان را در نظر می‌گیرند. در عمل، عواملی مانند وضعیت باتری و مقاومت داخلی می‌توانند بر خروجی واقعی تأثیر بگذارند.

س: آیا می‌توان اتصالات سری و موازی را در یک بانک باتری ترکیب کرد؟

بله، ترکیب اتصالات سری و موازی در یک بانک باتری واحد امکان‌پذیر و اغلب مفید است. این پیکربندی که به عنوان سری-موازی شناخته می‌شود، به شما امکان می‌دهد ولتاژ و ظرفیت را همزمان افزایش دهید. به عنوان مثال، می‌توانید دو جفت باتری ۱۲ ولتی را به صورت سری (برای ایجاد ۲۴ ولت) متصل کنید و سپس این دو جفت ۲۴ ولتی را به صورت موازی وصل کنید تا ظرفیت دو برابر شود.

این رویکرد معمولاً در سیستم‌های بزرگ‌تر مانند تأسیسات خورشیدی یا خودروهای الکتریکی که در آن‌ها هم ولتاژ بالا و هم ظرفیت بالا مورد نیاز است، استفاده می‌شود. با این حال، پیکربندی‌های سری-موازی می‌توانند مدیریت پیچیده‌تری داشته باشند و نیاز به تعادل دقیق داشته باشند. اطمینان از یکسان بودن همه باتری‌ها و استفاده از یک سیستم مدیریت باتری (BMS) برای نظارت و تعادل مؤثر سلول‌ها بسیار مهم است.

س: دما چگونه بر عملکرد باتری‌های سری در مقابل باتری‌های موازی تأثیر می‌گذارد؟

الف) دما صرف نظر از اتصال، به طور مشابه بر همه باتری‌ها تأثیر می‌گذارد. دماهای شدید می‌تواند عملکرد و طول عمر را کاهش دهد.

س: آیا باتری‌های BSLBATT را می‌توان به صورت سری یا موازی متصل کرد؟

الف) باتری‌های استاندارد ESS ما می‌توانند به صورت سری یا موازی کار کنند، اما این مختص سناریوی استفاده از باتری است و سری پیچیده‌تر از موازی است، بنابراین اگر در حال خرید ...باتری BSLBATTبرای کاربردهای بزرگتر، تیم مهندسی ما علاوه بر اضافه کردن یک جعبه ترکیبی و جعبه ولتاژ بالا به صورت سری در سراسر سیستم، یک راه حل مناسب برای کاربرد خاص شما طراحی خواهد کرد!

برای باتری‌های دیواری:
قابلیت پشتیبانی تا ۳۲ باتری یکسان به صورت موازی

برای باتری‌های نصب شده روی رک:
قابلیت پشتیبانی تا ۶۳ باتری یکسان به صورت موازی

س: سری یا موازی، کدام یک کارآمدتر است؟

به طور کلی، اتصالات سری به دلیل جریان کمتر، برای کاربردهای توان بالا کارآمدتر هستند. با این حال، اتصالات موازی می‌توانند برای کاربردهای کم توان و طولانی مدت کارآمدتر باشند.

س: کدام باتری سری یا موازی دوام بیشتری دارد؟

از نظر طول عمر باتری، اتصال موازی عمر طولانی‌تری خواهد داشت زیرا عدد آمپر باتری افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، دو باتری ۵۱.۲ ولت ۱۰۰ آمپر ساعت که به صورت موازی متصل شده‌اند، یک سیستم ۵۱.۲ ولت ۲۰۰ آمپر ساعت را تشکیل می‌دهند.

از نظر طول عمر باتری، اتصال سری طول عمر بیشتری خواهد داشت زیرا ولتاژ سیستم سری افزایش می‌یابد، جریان بدون تغییر باقی می‌ماند و همان توان خروجی، گرمای کمتری تولید می‌کند و در نتیجه طول عمر باتری افزایش می‌یابد.

س: آیا می‌توان دو باتری را به صورت موازی با یک شارژر شارژ کرد؟

بله، اما پیش‌نیاز این است که دو باتری که به صورت موازی متصل می‌شوند، باید توسط یک سازنده باتری تولید شده باشند و مشخصات باتری و BMS آنها یکسان باشد. قبل از اتصال موازی، باید دو باتری را تا سطح ولتاژ یکسان شارژ کنید.

س: آیا باتری‌های RV باید به صورت سری یا موازی قرار گیرند؟

باتری‌های RV معمولاً برای دستیابی به استقلال انرژی طراحی می‌شوند، بنابراین باید در شرایط فضای باز پشتیبانی کافی از برق را ارائه دهند و معمولاً برای دستیابی به ظرفیت بیشتر به صورت موازی متصل می‌شوند.

س: اگر دو باتری غیر همنام را به صورت موازی وصل کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟

اتصال موازی دو باتری با مشخصات متفاوت بسیار خطرناک است و ممکن است باعث انفجار باتری‌ها شود. اگر ولتاژ باتری‌ها متفاوت باشد، جریان باتری ولتاژ بالاتر، انتهای ولتاژ پایین‌تر را شارژ می‌کند که در نهایت باعث می‌شود باتری ولتاژ پایین‌تر بیش از حد جریان بکشد، بیش از حد گرم شود، آسیب ببیند یا حتی منفجر شود.

س: چگونه 8 باتری 12 ولت را برای تولید 48 ولت به هم وصل کنیم؟

برای ساخت یک باتری ۴۸ ولتی با استفاده از ۸ باتری ۱۲ ولتی، می‌توانید اتصال آنها را به صورت سری در نظر بگیرید. نحوه‌ی عملکرد خاص در شکل زیر نشان داده شده است: