Łączenie równoległe i szeregowe ogniw

W naszych codziennych zmaganiach z bateriami niejednokrotnie używamy pojęć, których osoby nie związane z tematyką baterii mogą do końca nie rozumieć. Postaramy się przybliżyć kilka z nich. Dzisiaj chcielibyśmy przedstawić, co kryje się pod pojęciami szeregowego i równoległego łączenia ogniw.

Jak powszechnie wiadomo, ogniwa mają różne napięcia. Proste ogniwa NiCd oraz NiMh mają napięcie 1.2V, zaś ogniwa li-ion oraz li-pol mają napięcie 3,6V lub 3,7V. Oczywiście występują również inne, bardziej specjalistyczne ogniwa np.: Li-So2  z napięciem 2,8V, jednak nimi nie będziemy się na razie zajmować.

Przykładowe ogniwo NiMh o napięciu nominalnym 1,2V

Przykładowe ogniwo NiMh o napięciu nominalnym 1,2V

Połączone ze sobą ogniwa tworzą akumulatory np.: akumulatory do wkrętarek, czy akumulatory (baterie) do laptopów. Oczywiście w celu zasilenia urządzenia akumulatory muszą posiadać odpowiednie napięcie (oraz wydajność prądową) i w celu jej osiągnięcia łączy się ogniwa w tych akumulatorach w sposób szeregowy.  Na czym polega to łączenie? Weźmy prosty akumulator do wkrętarki z napięciem 12V zbudowany na ogniwach NiMh.  Akumulator ten zbudowany jest z 10 ogniw połączonych w sposób szeregowy ze sobą. Dlaczego z 10, a nie 12? To proste – jak wspomnieliśmy powyżej – pojedyncze ogniwo NiMh ma napięcie nominalne 1.2V, a zatem w celu osiągnięcia napięcia na akumulatorze 12V potrzebujemy 10×1,2V.

Przykładowy sposób łączenia ogniw szeregowo

Przykładowy sposób łączenia ogniw szeregowo

Ok, ale jak połączyć ogniwa w sposób szeregowy aby uzyskać oczekiwanie napięcie? To nic skomplikowanego, wystarczy połączyć do siebie ogniwa przeciwległymi biegunami. Biegun dodatni  pierwszego ogniwa łączymy z biegunem ujemnym drugiego ogniwa, zaś biegun dodatni tego drugiego ogniwa łączymy z biegunem ujemnym trzeciego ogniwa itd. W efekcie na dwóch skrajnych biegunach utworzonego w taki sposób pakietu otrzymamy napięcie wynikowe.

Jak zapewne wiesz niektóre urządzenia do swojej pracy mogą pochłaniać olbrzymie pokłady energii.  Jak wtedy rozwiązać problem ich dłuższego niż kilka minut zasilania? Oczywiście można zbudować drugi akumulator i go po prostu podmienić, gdy pierwszy ulegnie rozładowaniu J. O wiele lepszym jednak rozwiązaniem jest zwiększenie pojemności tego pierwszego akumulatora bez zbędnego przerywania pracy i wyłączania urządzenia. Jak zatem osiągnąć większą pojemność? Właśnie poprzez łączenie ogniw w sposób równoległy. Jeżeli połączymy dwa ogniwa NiMh o pojemności 1,5Ah, to otrzymamy pakiet co prawda o bardzo niskim napięciu 1.2V, jednak już o pojemności 3,0Ah. Jeżeli jednak do tego pierwszego pakietu dołączymy w sposób szeregowy drugą parę ogniw połączonych wcześniej równolegle, to otrzymamy wynikowo już pakiet z napięciem 2,4V, jednak nadal z pojemnością 3,0Ah.  Ogniwa łączy się równoległe poprzez połączenie dwóch takich samych biegunów. Jeżeli mamy dwa ogniwa, to w celu połączenia ich równolegle wystarczy, że złączymy biegun dodatni pierwszego ogniwa z biegunem dodatnim drugiego ogniwa, zaś biegun ujemny pierwszego ogniwa z biegunem ujemnym drugiego ogniwa.

Schemat łączenia równoległego ogniw

Schemat łączenia równoległego ogniw

Jak dużo możemy połączyć ogniw w sposób równoległy? To już zależy od Twojej wyobraźni, potrzeb, zasobności portfela no i oczywiście od miejsca, gdzie pakiet ten miałby być zamontowany. No właśnie, to ograniczenie miejsca… Weźmy dla przykładu prostą baterie do laptopa. Zazwyczaj dla zasilenia laptopa wystarczają baterie z napięciem nominalnym 10,8V. W takim pakiecie mamy połączone ze sobą trzy ogniwa li-ion w sposób szeregowy (3 x3,6V). Jak powszechnie wiadomo największymi (i najdroższymi) obecnie ogniwami dostępnymi na rynku są ogniwa o pojemności 3400mAh. W efekcie na tych ogniwach możemy zbudować prostą baterie do laptopa o napięciu 10,8V oraz pojemności 3400mAh (37Wh). Co jednak w sytuacji, gdy nasz laptop ma zewnętrzną kartę graficzną i matryce 21” ? W efekcie może on mieć zapotrzebowanie na prąd na poziomie nawet około 6A, co wynikowo wystarczy na czas pracy na baterii jedynie na około 40 minut. Jak zatem wydłużyć czas pracy takiego laptopa na baterii? Dodając właśnie ogniwa łączone w sposób równoległy. Ok ale ile mogę ich dodać? Możesz dodać  maksymalnie tyle na ile Ci starczy miejsca w baterii. Zazwyczaj standardowe baterie do laptopów składają się z 6 ogniw (3 sekcje szeregowo po 2 ogniwa równolegle), zaś powiększone z 9 ogniw (3 sekcje szeregowo po 3 ogniwa równolegle). Występują również baterie 12 ogniwowe (3 sekcje szeregowo po 4 ogniwa równolegle).

Bateria 6-ogniwowa do laptopa IBM T40

Bateria 6-ogniwowa do laptopa IBM T40

Przykład baterii 9 ogniwowej do IBM T40

Przykład baterii 9 ogniwowej do IBM T40

 

Podsumowując zatem – zanim zaczniesz snuć fantazje o olbrzymich pojemnościach w akumulatorach zastanów się wcześniej, czy aby na pewno Twój zasobnik na baterię jest w stanie pomieścić większą liczbę ogniw. Jeżeli nie, to zastanów się nad możliwością zwiększenia pojemności akumulatora poprzez zastosowanie w nim takiej samej liczby ogniw, ale o wyższej pojemności nominalnej np. zamiast 10 ogniw NiMh o pojemności 1500mAh możesz użyć  10 ogniw NiMh o pojemności 3000mAh.

30 komentarzy

Skomentujesz ?
  • pytanie troche z innej beczki. Posiadam dwie baterie do e-bike. Jedna jest 36v 15ah druga natomiast 48V 13,5 ah. Czy mogę je połączyć razem na wyjsciu zasilania aby zwiększyć napięcie do 84V ?

    • Przy łączeniu szeregowym dwóch akumulatorów o różnych parametrach (napięcie i pojemność) tak stworzony akumulator będzie działał strasznie nierówno. Nie polecamy tego typu zabiegu.

  • Witam

    Moje pytanie będzie się trochę różnić od standardowych:

    Czy można połączyć ogniwa naraz szeregowo i równolegle?

    A dlaczego takie pytanie:

    Zasilacze ups mają baterie połączone tak by dobić do 24vdc i z nich wygenerować 230vac. Ja chciałbym pominąć całą bezsensowną transformacje na ac.. i żeby bezpośrednio zasilić z baterii ruter na 12vdc. Czy mogą być z tym jakieś problemy?

    • Można połączyć ogniwa w sekcje łączniem równoległym, a następnie sekcje te łączyć ze sobą szeregowo. Jeżeli ma Pan zasilacz 12V to sugerował bym raczej tylko łączenie równoległe żelowych akumulatorów , tak aby zwiększyć pojemność całego pakietu. Dobrym rozwiązaniem może być też przygotowanie pakietu lit-ion wraz BMSem. Taki pakiet jest znacznie mniejszy i lżejszy niż akumulator żelowy.

  • Witam.

    mam pytanie:
    Możliwe jest podłączenie 3 akumulatorków o parametrach 6V i 4,5 ah tak żeby finalnie mieć 12V i 9ah?
    czy potrzeba do tego 4 takich akumulatorków?

    Pozdrawiam

    • Witamy!
      Do uzyskania tych parametrów potrzebne są niestety 4 ogniwa. Dwa pakiety łączone szeregowo po dwa ogniwa łączone równolegle – 2s 2p

  • Witam, dziękuje za pouczający artykuł. Przymierzam się zrobić własny głośnik bluetooth z zasilaniem i mam pytanie co się dzieje z natężeniem prądu (amperami) w przypadku połączenia równoległego i szeregowego? Myślałem o zastosowaniu akumulatorków Li-Ion o dużej pojemności tylko widzę że one mają pojedynczo już od 4A w górę, a jak je połączę to właśnie nie wiem co się stanie. Pozdrawiam Paweł

    • Pawle, gdy połączysz dwa ogniwa w sposób równoległy, to zwiększysz podwójnie pojemność oraz maksymalną wydajność prądową takiego pakietu. Jeżeli masz ogniwo o pojemności 2600mAh i wydajności 4A, to po połączeniu równolegle dwóch takich ogniw, pojemność pakietu będzie wynosiła 5200mAh przy wydajności 8A.

  • Mam dwa takie same pakiety z 10 ogniw Napięcie pakietu:12 V Pojemność pakietu:4000 mAh czy jak je połączę (+z+)(-z-) to będzie 24V 8000 mAh

    • Jak połączysz plus z plusem i minus z minusem to otrzymasz łączenie równoległe, gdzie napięcie będzie nadal 12V, a pojemność 8000mAh. Jeżeli chcesz zwiększyć napięcie do 24V to musisz połączyć pakiet szeregowo tj. plus jednego pakietu z minusem drugiego pakiety. Wtedy zwiększysz napięcie do 24V, ale pojemność zostanie nominalna ogniwa tj. 4000mAh.

  • Witam,
    Potrzebuje akumulator o napięciu 7,2 V. Łącze więc szeregowo 6 ogniw AA NiMh. Chciałbym zwiększyć pojemność, jednak miejsce mam na dołączenie równolegle zestawu składającego się z tylko 4 ogniw AA NiMh. Czy takie połączenie ma sens i co się stanie z napięciem i jak będzie wyglądać pojemość.

    • Witamy,
      co do zasady nie polecamy łączyć równolegle ogniw NiCd/NiMh. Jeżeli już jednak zachodzi taka konieczność, to zawsze należy łączyć taką samą ilość ogniw o takich samych parametrach. Jeżeli dołączy Pan dodatkowe ogniwo tylko do 4 ogniw z 6, to dwie pozostałe sekcje będą znacznie słabsze, przez co cały akumulator będzie działał nierówno.

  • Witam,
    Jakiego połaczenia powinienem uzyc aby uzyskac wiekszy prad rozladowania ?
    Chodzi o to ze posiadam 4 ogniwa o pradzie rozladowania 5A i nie wiem jakiego polaczenia uzyc aby uzyskac pakiet o pradzie rozladowania 20A.
    Pozdrawiam

      • OK, plus z plusem, minus z minusem, a co gdy w szeregu jest 10 ogniw na przykład 3,6v x 10 = 36 V. Czy każde ogniwo trzeba łączyć równolegle, czy tylko końcówki sekcji ?

        • W teorii oba pakiety połączone równolegle powinny się rozładowywać równo. Ale tylko w teorii 🙂 W praktyce każde ogniwo łączy się równolegle ze sobą po to, aby pakiet pracował równo. Tego typu praktyka jest stosowana między innymi w bateriach do laptopów, w akumulatorach do elektronarzędzi oraz w rowerach elektrycznych. Ma to również duże znaczenie z uwagi na BMS, który jest podłączany do każdej sekcji.

  • Witam , spotkałem się z opinią kilku elektryków którzy twierdzą, że przy łączeniu równoległym akumulatorów lub baterii w sposób pokazany na schemacie jest nieprawidłowe , gdyż ta pierwsza bateria licząc od odbioru będzie się szybciej rozładowywała. Ludzie nie mają pojęcia o prawie Kirchoffa i przy jakiejkolwiek próbie dyskusji tylko szydzą w stylu Fraca ” co ty k….a wiesz o akumulatorach.

    • Witamy,
      Przy łączeniu równoległym ogniw tworzą one „jeden akumulator”. Ogniwa rozładowują się wszystkie równomiernie, ewentualne różnice w rozładowywaniu mogą być spowodowane różnicami jakościowymi łączonych równolegle ogniw.

      • Przy rozładowywaniu małym prądem tak, ale jak masz akumulatory modelarskie np. Li-Pol gdzie gdzie prądy są na poziomie kilkudziesięciu amper a nawet i ponad 100 amper (drony klasy 250 ) to wtedy ma to znaczenie. ale poprostu połączenia wykonuje sie odpowiednio dużymi przekrojami przewodów, precionki miedziane.

    • Każde z łączeń równoległych może być ładowane oddzielnie. Nie ma tu problemu. W przypadku jednak innych sekcji dodatkowo łączonych ze sobą szeregowo należy pamiętać, aby miały one takie same napięcie.

        • Przy podłączeniu szeregowym do pakietu 12V baterii 1,5V uzyskamy napięcie końcowe 13,5V. Proszę tylko pamiętać, że podłączana bateria musi mieć bardzo zbliżone parametry do ogniw z pakietu 12V. W przeciwnym wypadku będą powstawały różnice w napięciu na poszczególnych sekcjach przez co cały akumulator będzie działał nieprawidłowo.

  • Podłączenie + i – nie powinno być po przeciwległych stronach ? Widzę ten błąd w schematach na każdej stronce. Albo jest jak tutaj, albo pokazywane podłączenie po środku 🙂

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć te tagi HTML i atrybuty: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Wszelkie prawa zastrzeżone. Zabrania się wykorzystywania jakichkolwiek treści bez zgody autora. Projekt i realizacja: Wera.IT

Przeczytaj poprzedni wpis:
Zużycie baterii do laptopa (wear level).

Żywotność baterii w laptopie Niewątpliwie największą przewagą laptopów nad komputerami stacjonarnymi jest ich mobilność, przejawiająca się możliwością korzystania z urządzenia...

Zamknij