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Cuando usted compra o DIY su propio paquete de baterías solares de litio, los términos más comunes que se encuentran son en serie y en paralelo, y por supuesto, esta es una de las preguntas más frecuentes del equipo FlyKol. Si alguna vez has trabajado con baterías probablemente te hayas encontrado con los términos, serie, serie-paralelo y paralelo es el acto de conectar dos baterías juntas, pero ¿por qué querrías conectar dos o más baterías juntas en primer lugar? Al conectar dos o más baterías en serie, serie-paralelo o paralelo, puedes aumentar el voltaje o la capacidad de amperios-hora, o incluso ambos; lo que permite aplicaciones de mayor voltaje o aplicaciones hambrientas de energía.

Para aquellos de ustedes que son nuevos en las baterías solares de litio, esto puede ser muy confuso, y con este artículo, FlyKolComo fabricante profesional de baterías de litio, esperamos poder ayudarle a resolver esta cuestión.

Conceptos básicos

Los paquetes de baterías se diseñan conectando varias celdas en serie; cada celda añade su voltaje al voltaje terminal de la batería. La figura 1 muestra una configuración típica de celdas de batería de arranque LiFePO4 de 13,2 V.

Las baterías pueden consistir en una combinación de conexiones en serie y en paralelo. Las celdas en paralelo aumentan el manejo de la corriente; cada celda se suma al total de amperios-hora (Ah) de la batería El siguiente es un ejemplo de configuración en serie y en paralelo. La configuración, 13,2V / 12,4Ah, se muestra en la Figura 2.

Una célula más débil conectada en serie provocaría un desequilibrio. Esto es especialmente crítico en una configuración en serie porque una batería sólo es tan fuerte como la célula más débil (análogo al eslabón débil de la cadena). Una célula débil puede no fallar inmediatamente, pero puede agotarse (la tensión cae por debajo de un nivel seguro, 2,8 V por célula) más rápidamente que las fuertes al descargarse. Al cargarse, la célula débil puede llenarse antes que las sanas y sobrecargarse (tensión superior a 3,9 V por célula). A diferencia de la analogía del eslabón débil de una cadena, una célula débil provoca tensión en las demás células sanas de una batería. Las celdas de los paquetes múltiples deben estar emparejadas, especialmente cuando se exponen a corrientes de carga y descarga elevadas. La figura 3 muestra un ejemplo de batería con una célula débil.

Cómo conectar baterías de iones de litio en paralelo

¿Qué es la conexión en serie y en paralelo?

En realidad, en términos sencillos, conectar dos (o más) baterías en serie o en paralelo es el acto de conectar dos (o más) baterías entre sí, pero las operaciones de conexión de los arneses que se realizan para conseguir estos dos resultados son diferentes. Por ejemplo, si desea conectar dos (o más) baterías LiPo en serie, conecte el terminal positivo (+) de cada batería al terminal negativo (-) de la siguiente batería, y así sucesivamente, hasta que todas las baterías LiPo estén conectadas. Si desea conectar dos (o más) baterías de litio en paralelo, conecte todos los terminales positivos (+) juntos y conecte todos los terminales negativos (-) juntos, y así sucesivamente, hasta que todas las baterías de litio estén conectadas.

¿Por qué es necesario conectar las baterías en serie o en paralelo?

Para las diferentes aplicaciones de las baterías solares de litio, necesitamos conseguir el efecto más perfecto a través de estos dos métodos de conexión, para que nuestro batería solar de litio se puede maximizar, así que ¿qué tipo de efecto nos aportan las conexiones en serie y en paralelo? La principal diferencia entre la conexión en serie y en paralelo de las baterías solares de litio es el impacto sobre la tensión de salida y la capacidad del sistema de baterías.

Las baterías solares de litio conectadas en serie sumarán sus voltajes para hacer funcionar máquinas que requieran mayores cantidades de voltaje. Por ejemplo, si conecta dos Baterías de 24V 100Ah en serie, obtendrá la tensión combinada de un Batería de litio de 48 V. La capacidad de 100 amperios hora (Ah) sigue siendo la misma. Sin embargo, es importante tener en cuenta que debes mantener el mismo voltaje y capacidad de las dos baterías cuando las conectes en serie, por ejemplo, ¡no puedes conectar una de 12V 100Ah y otra de 24V 200Ah en serie!

¿Qué ventajas tiene conectar baterías solares de litio en serie?

En primer lugar, los circuitos en serie son fáciles de entender y construir. Las propiedades básicas de los circuitos en serie son sencillas, lo que facilita su mantenimiento y reparación. Esta simplicidad también significa que es fácil predecir el comportamiento del circuito y calcular la tensión y la corriente esperadas.

En segundo lugar, para aplicaciones que requieren altos voltajes, como un sistema solar trifásico doméstico o el almacenamiento de energía industrial y comercial, las baterías conectadas en serie suelen ser la mejor opción. Al conectar varias baterías en serie, el voltaje total del paquete de baterías aumenta, proporcionando el voltaje necesario para la aplicación. Esto puede reducir el número de baterías necesarias y simplificar el diseño del sistema.

En tercer lugar, las baterías solares de litio conectadas en serie proporcionan tensiones de sistema más altas, lo que se traduce en corrientes de sistema más bajas. Esto se debe a que la tensión se distribuye a través de las baterías en el circuito en serie, lo que reduce la corriente que fluye a través de cada batería. Unas corrientes de sistema más bajas significan menos pérdida de energía debido a la resistencia, lo que se traduce en un sistema más eficiente.

En cuarto lugar, los circuitos en serie no se sobrecalientan tan rápidamente, lo que los hace útiles cerca de fuentes potencialmente inflamables. Como la tensión se distribuye entre las pilas del circuito en serie, cada pila está sometida a una corriente menor que si se aplicara la misma tensión a una sola pila. Esto reduce la cantidad de calor generado y disminuye el riesgo de sobrecalentamiento.

En quinto lugar, una mayor tensión significa una menor corriente del sistema, por lo que se puede utilizar un cableado más fino. La caída de tensión también será menor, lo que significa que la tensión en la carga estará más cerca de la tensión nominal de la batería. Esto puede mejorar la eficiencia del sistema y reducir la necesidad de cableado costoso.

Por último, en un circuito en serie, la corriente debe circular por todos los componentes del circuito. Esto hace que todos los componentes transporten la misma cantidad de corriente. Esto garantiza que cada batería del circuito en serie esté sometida a la misma corriente, lo que ayuda a equilibrar la carga entre las baterías y a mejorar el rendimiento general del pack de baterías.

¿Cuáles son las desventajas de conectar las baterías en serie?

En primer lugar, cuando falla un punto de un circuito en serie, falla todo el circuito. Esto se debe a que un circuito en serie sólo tiene un camino para el flujo de corriente, y si hay una interrupción en ese camino, la corriente no puede fluir a través del circuito. En el caso de los sistemas compactos de almacenamiento de energía solar, si falla una batería solar de litio, todo el paquete puede quedar inutilizado. Esto puede mitigarse utilizando un sistema de gestión de baterías (BMS) para controlar las baterías y aislar una batería averiada antes de que afecte al resto del pack.

En segundo lugar, cuando aumenta el número de componentes de un circuito, aumenta la resistencia del mismo. En un circuito en serie, la resistencia total del circuito es la suma de las resistencias de todos los componentes del circuito. A medida que se añaden más componentes al circuito, aumenta la resistencia total, lo que puede reducir la eficiencia del circuito y aumentar la pérdida de potencia debida a la resistencia. Esto puede mitigarse utilizando componentes con menor resistencia, o utilizando un circuito en paralelo para reducir la resistencia total del circuito.

En tercer lugar, la conexión en serie aumenta el voltaje de la batería y, sin un convertidor, puede que no sea posible obtener un voltaje inferior del pack de baterías. Por ejemplo, si un pack de baterías con una tensión de 24 V se conecta en serie con otro pack de baterías con una tensión de 24 V, la tensión resultante será de 48 V. Si se conecta un dispositivo de 24 V al pack de baterías sin un convertidor, la tensión será demasiado alta, lo que puede dañar el dispositivo. Para evitarlo, se puede utilizar un convertidor o un regulador de tensión para reducir la tensión al nivel necesario.

¿Qué ventajas tiene conectar las baterías en paralelo?

Una de las principales ventajas de conectar bancos de baterías solares de litio en paralelo es que la capacidad del banco de baterías aumenta mientras que el voltaje sigue siendo el mismo. Esto significa que el tiempo de funcionamiento del pack de baterías se amplía, y cuantas más baterías se conecten en paralelo, más tiempo se podrá utilizar el pack de baterías. Por ejemplo, si se conectan en paralelo dos baterías de litio con una capacidad de 100 Ah, la capacidad resultante será de 200 Ah, lo que duplica el tiempo de funcionamiento del pack de baterías. Esto es especialmente útil para aplicaciones que requieren un mayor tiempo de funcionamiento.

Otra ventaja de una conexión en paralelo es que si una de las baterías solares de litio falla, las otras baterías pueden seguir manteniendo la energía. En un circuito paralelo, cada batería tiene su propio camino para el flujo de corriente, por lo que si una batería falla, las otras baterías pueden seguir suministrando energía al circuito. Esto se debe a que las otras baterías no se ven afectadas por la batería averiada y pueden seguir manteniendo la misma tensión y capacidad. Esto es especialmente importante para aplicaciones que requieren un alto nivel de fiabilidad.

¿Cuáles son las desventajas de conectar baterías solares de litio en paralelo?

La conexión de baterías en paralelo aumenta la capacidad total del banco de baterías solares de litio, lo que también aumenta el tiempo de carga. El tiempo de carga puede alargarse y ser más difícil de gestionar, especialmente si se conectan varias baterías en paralelo.

Cuando las baterías solares de litio se conectan en paralelo, la corriente se divide entre ellas, lo que puede provocar un mayor consumo de corriente y una mayor caída de tensión. Esto puede causar problemas, como una menor eficiencia e incluso el sobrecalentamiento de las baterías.

La conexión en paralelo de baterías solares de litio puede suponer un reto cuando se alimentan grandes programas de energía o cuando se utilizan generadores, ya que éstos pueden no ser capaces de manejar las altas corrientes producidas por las baterías en paralelo.Cuando las baterías solares de litio se conectan en paralelo, puede ser más difícil detectar defectos en el cableado o en las baterías individuales. Esto puede dificultar la identificación y solución de problemas, lo que puede reducir el rendimiento o incluso poner en peligro la seguridad.

Sistema de gestión de baterías (BMS) Protección celular

Un BMS controla continuamente el voltaje de cada célula. Si el voltaje de una célula supera al de las demás, los circuitos del BMS trabajarán para reducir el nivel de carga de esa célula. Esto asegura que el nivel de carga de todas las células se mantiene igual, incluso con la alta descarga (> 100Amps) y corriente de carga (>10Amps).

Una célula puede sufrir daños permanentes si se sobrecarga (sobretensión) o se sobredescarga (descarga) una sola vez. El BMS dispone de circuitos para bloquear la carga si la tensión supera los 15,5 voltios (o si la tensión de cualquier celda supera los 3,9 V). El BMS también desconecta la batería de la carga si se agota a menos de 5% de carga restante (una condición de sobredescarga). Una batería sobredescargada suele tener un voltaje inferior a 11,5V (< 2,8V por celda).

Múltiples baterías en serie o paralelo (cada batería con su propio BMS)

Las baterías EarthX están aprobadas para su uso en aplicaciones con hasta dos baterías en paralelo, sin electrónica externa adicional. La restricción a dos baterías permite variaciones normales en una batería sin afectar negativamente a la otra. Para aplicaciones con más de dos baterías en paralelo, póngase en contacto con el servicio técnico de EarthX.

Las baterías EarthX NO están aprobadas para el funcionamiento en serie sin un diseño y aprobación de ingeniería. Esta restricción se debe al hecho de que la impedancia, la capacidad o las tasas de autodescarga varían entre las celdas y entre las baterías. EarthX ofrece muchas baterías de 26,4 voltios. Siempre es preferible utilizar una sola batería de 26,4 voltios en lugar de dos baterías de 13,2 voltios en serie, ya que la batería única puede controlar internamente cada una de las 8 celdas en serie y garantizar que el nivel de carga de todas las celdas esté equilibrado.

Funcionamiento en paralelo

Al igual que las pilas individuales, puedes combinarlas en paralelo para conseguir una mayor energía/potencia (amperios-hora, amperios). Se pueden poner hasta dos pilas en paralelo. Para combinar pilas en paralelo, conecta el positivo con el positivo y el negativo con el negativo, como se muestra en la Figura 4 a la derecha.

Es importante utilizar el mismo modelo de pila con igual voltaje y nunca mezclar pilas de distinta antigüedad.

Al conectar dos baterías, es importante asegurarse de que los niveles de carga son similares (voltajes dentro de 0,3 voltios) antes de la conexión. Si hay una gran diferencia en el nivel de carga, puede fluir una corriente elevada entre las baterías.

En situaciones en las que las baterías se conectan/desconectan automáticamente, debe haber un equipo externo que limite la corriente a menos de la especificación de corriente de carga máxima de las baterías y/o la especificación de ampacidad del cable de interconexión.

Funcionamiento de la serie

A diferencia del funcionamiento en paralelo, el funcionamiento en serie o en serie/paralelo requiere una ingeniería y un mantenimiento minuciosos para que el sistema funcione correctamente. Póngase en contacto con ingeniería para la aprobación del diseño. Es importante utilizar el mismo modelo de batería con igual voltaje y capacidad (Ah) y nunca mezclar baterías de diferente antigüedad. Ambas baterías en una configuración en serie deben tener EXACTAMENTE la misma carga, lo que significa que no puede conectar una carga a una sola batería de la serie. Si carga una batería, debe cargar la otra a un nivel de carga igual. Si sustituye una batería, debe sustituir la otra. Consulte el siguiente ejemplo de cableado en serie (Figura 5).

FUNCIONAMIENTO EN SERIE / PARALELO

A continuación se muestra la configuración en serie y en paralelo aprobada (Figura 6). Las baterías están cableadas como dos rutas de baterías en serie separadas, lo que significa que no hay conexiones cruzadas entre los centros de las dos rutas separadas. La figura 7 muestra una conexión incorrecta con una conexión cruzada entre los centros de las dos rutas en serie separadas.

¿Es posible conectar baterías solares de litio en serie y en paralelo?

Sí, es posible conectar baterías de litio tanto en serie como en paralelo, lo que se denomina conexión serie-paralelo. Este tipo de conexión permite combinar las ventajas de las conexiones en serie y en paralelo.

En una conexión serie-paralelo, usted agruparía dos o más baterías en paralelo, y luego conectaría varios grupos en serie. Esto te permite aumentar la capacidad y el voltaje de tu grupo de baterías, al tiempo que mantienes un sistema seguro y fiable.

Por ejemplo, si tienes cuatro baterías de litio con una capacidad de 50Ah y una tensión nominal de 24V, podrías agrupar dos baterías en paralelo para crear un pack de baterías de 100Ah y 24V. Después, podrías crear una segunda de 100Ah, Batería de 24 V con las otras dos baterías, y conecta los dos packs en serie para crear un pack de baterías de 100Ah y 48V.

Conexión en serie y en paralelo de la batería solar de litio

La combinación de una conexión en serie y otra en paralelo permite una mayor flexibilidad para alcanzar un determinado voltaje y potencia con baterías estándar. La conexión en paralelo proporciona la capacidad total necesaria y la conexión en serie, la mayor tensión de funcionamiento deseada del sistema de almacenamiento de baterías.

Ejemplo: 4 baterías de 24 voltios y 50 Ah cada una dan como resultado 48 voltios y 100 Ah en una conexión serie-paralelo.

Funcionamiento en serie/paralelo e indicación de fallos

Cada batería EarthX requiere su propio LED de indicación remota de fallos. El LED de 12 V se conecta a través del terminal positivo de la batería y el cable del indicador remoto de fallos (cable en espiral que sale por el lateral de la batería), véase la Figura 8 a continuación. La conexión del indicador remoto de fallos a un EFIS no es una opción en ninguna configuración en serie (la luz LED de 12 V es la única opción).

Funcionamiento en serie / paralelo Carga (mantenimiento)

Con un diseño de ingeniería aprobado, cuando se utilizan dos baterías de 13,2 voltios en serie, lo más importante es mantener las dos baterías emparejadas. Si es necesario cargarlas, ambas baterías deben cargarse a un nivel igual. Si hay que cambiar una batería, hay que cambiar las dos. Ambas baterías deben tener siempre la misma capacidad y nivel de carga.

Preguntas frecuentes