Одни и те же аккумуляторы можно соединить двумя способами, и получатся две разные батареи: последовательная схема поднимает напряжение, параллельная добавляет ёмкость и время работы. Разбираем, что происходит с током и зарядом в каждой из них и почему низковольтные модули Deye ставят только параллельно, а высоковольтные стойки собирают последовательно.
Две одинаковые батареи по 12 В и 100 А·ч дают либо 24 В и 100 А·ч, либо 12 В и 200 А·ч. Что именно получится, решает схема. Последовательно собирают, когда оборудованию нужно напряжение выше, параллельно — когда нужен запас на долгую работу. Если требуется и то и другое, обе схемы комбинируют.
| Параметр | Последовательно | Параллельно |
|---|---|---|
| Напряжение | Растёт: напряжения складываются | Остаётся как у одной батареи |
| Ёмкость (А·ч) | Как у одной батареи | Растёт: ампер-часы складываются |
| Где применяют | Высоковольтные системы (электромобили, электродвигатели) | Долгая работа от батареи (солнечные накопители, резерв) |
| Если одна батарея вышла из строя | Страдает вся цепочка | Остальные продолжают отдавать энергию |
| Балансировка и контроль | Нужна балансировка напряжения по ячейкам | Нужно равное распределение тока и одинаковые батареи |
| Сложность | Умеренная, аккуратные последовательные соединения | Умеренная, рекомендуется выравнивание |
Правила для любой схемы:
Плюс одной батареи соединяют с минусом следующей, и так до нужного напряжения. Напряжения складываются, ёмкость в ампер-часах остаётся как у одной: две батареи по 12 В дают 24 В, а ампер-часы не меняются.
Через всю цепочку идёт один и тот же ток, поэтому батареи подбирают одинаковые по химии, ёмкости, возрасту и уровню заряда. Если в цепочке окажутся разные элементы, напряжение перекосит и сборка станет опасной.
Общее напряжение измеряют между свободными плюсом и минусом. Разъёмы и изоляцию рассчитывают на рабочий ток, иначе греются контакты.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Напряжение растёт без роста тока: тоньше провода, меньше потери | Отказала одна батарея — страдает вся цепочка |
| Можно питать оборудование, рассчитанное на высокое напряжение | В сборках из нескольких батарей нужна балансировка |
| Подходит устройствам, которым нужно конкретное напряжение | Для заряда нужно зарядное устройство или BMS на суммарное напряжение |
Так собирают батареи на 24 и 48 В для автономных солнечных станций и автодомов, а в электротранспорте — под контроллер двигателя: этим устройствам нужно именно заданное повышенное напряжение. По тому же принципу устроены батареи электроинструмента, ИБП, телеком-оборудования.
В каталоге Deye так устроены высоковольтные стойки BOS-G Pro: модули на 51,2 В и 100 А·ч соединены последовательно. Пять модулей дают BOS-G25-PRO на 256 В, двенадцать — BOS-G60-PRO на 614 В, шестнадцать — BOS-G80-PRO на 819 В.
Ёмкость у всех трёх одна, 100 А·ч, а запас энергии растёт вместе с напряжением: 25,6, 61,4 и 81,9 кВт·ч. Баланс цепочки держит BMS стойки. Работают такие батареи с высоковольтными гибридами Deye.
Все плюсы соединяют между собой, все минусы тоже. Напряжение остаётся как у одной батареи, ёмкость складывается: две батареи на 12 В по 100 А·ч превращаются в 12 В и 200 А·ч. Вместе с ёмкостью растёт и ток, который сборка может отдать или принять.
Ток делится между батареями, в идеале поровну. Но при разном возрасте или уровне заряда ток делится неравномерно: часть батарей работает с перегрузкой и изнашивается быстрее, поэтому в параллель ставят только одинаковые.
Кабели делают короткими и одной длины, сводят на шину или штатные разъёмы. На плюсовой шине ставят предохранитель или автомат, а на время обслуживания и замены батареи отключают друг от друга. Место под дополнительные батареи закладывают сразу, как и BMS или систему мониторинга.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Ёмкость и время работы растут, напряжение не меняется | Разные батареи делят ток неравномерно и быстрее изнашиваются |
| Выше пиковый ток для тяжёлых пусков | Заряд в параллели может скрыть слабую батарею: напряжение каждой нужно контролировать отдельно |
| Ёмкость наращивается добавлением батарей | Нужны предохранители и кабели одинаковой длины |
Так собирают всё, что должно долго работать при одном напряжении: бортовые батареи автодомов и катеров на 12 В, накопители автономных солнечных станций на ночь, резерв для роутеров, небольших серверов, телеком-оборудования. Электролодки, электроскутеры, светодиодные установки — та же схема.
Низковольтные батареи Deye устроены именно так: SE-F5 и SE-G5.1-PRO-B — модули на 51,2 В и 100 А·ч (5,12 кВт·ч), которые соединяются только параллельно. Два модуля дают 51,2 В и 200 А·ч, четыре — 400 А·ч, а гибриды Deye принимают до 16 модулей в одной батарее. Напряжение остаётся тем же, поэтому ёмкость можно наращивать, не трогая инвертор.
Параллель добавляет и допустимый ток заряда. У SE-F5 максимальный ток заряда 100 А, рекомендуемый 50 А, а гибрид SUN-6K-SG05LP1 умеет заряжать током до 135 А. С одним модулем ток придётся ограничить в настройках инвертора. С двумя-тремя в параллели он делится между модулями, и на каждый приходится меньше максимума. Как связаны ток, ёмкость и скорость заряда и разряда (C-rate), разбирали в отдельной статье.
Сначала решают, что нужнее: напряжение под инвертор или двигатель либо ёмкость и время работы. Дальше схему подгоняют под напряжение оборудования и место под батареи. И ещё один вопрос: сколько внимания вы готовы уделять сборке.
В домашней станции на Deye выбирают не схему соединения, а класс батареи. Низковольтная система: 51,2 В и параллельные модули SE-F5 или SE-G5.1-PRO-B, ток растёт вместе с ёмкостью. Высоковольтная: стойка BOS-G Pro с модулями последовательно, 256–819 В и небольшой ток при большой мощности. Чем отличаются эти два подхода и когда какой выгоднее — в статье гибрид LV или HV.
Последовательно — ради напряжения, параллельно — ради ёмкости. Безопасность в обеих схемах держится на одинаковых батареях, правильном сечении кабелей, предохранителях и надёжных контактах.
Порядок расчёта простой. Входное напряжение главного потребителя задаёт напряжение батареи: 12, 24, 48 В или выше. Затем считают ёмкость под нужное время работы; для дома есть отдельный разбор, сколько нужно панелей и аккумуляторов. Этих двух чисел хватает, чтобы выбрать схему сборки.
Источник: блог Deye (Batteries In Series VS Parallel: What Are The Differences?). Перевод и адаптация для российских условий — deye.shop.
Да, это обычная последовательно-параллельная схема. Сначала собирают одинаковые последовательные цепочки до нужного напряжения, потом соединяют их параллельно. Все батареи должны быть одинаковыми, балансом и защитой занимается BMS.
Схема тут вторична, срок службы решают уход и балансировка. В последовательной цепочке одна слабая ячейка без балансировки тянет вниз всю сборку. В параллельной разные батареи делят ток неравномерно, и отдельные модули работают с перегрузкой. Если батареи одинаковые и за ними следят, обе схемы служат одинаково.
Нет. Разная химия (например, LiFePO4 со свинцом), ёмкость, возраст или производитель в одной цепочке или параллельной группе дают сильный дисбаланс. Такая сборка работает в опасных режимах и быстро выходит из строя.
Запас энергии в ватт-часах растёт в обоих случаях, разница в том, что именно вы получаете. Последовательное поднимает напряжение, на котором мощные потребители вроде инверторов работают эффективнее. Параллельное добавляет ёмкость в ампер-часах и продолжительный ток, то есть те же нагрузки работают дольше.
Конфигуратор посчитает инвертор и ёмкость накопителя по вашим цифрам, инженер ответит на вопросы.
