Při navrhování nebo rozšiřování systémů napájených z baterií vyvstává častá otázka: Mohou být dva bateriové bloky se stejným napětím zapojeny sériově? Stručná odpověď zníAno, ale s jednou zásadní podmínkou:napěťovou odolnost ochranného obvodumusí být pečlivě vyhodnoceny. Níže vysvětlujeme technické detaily a opatření pro zajištění bezpečného a spolehlivého provozu.
Pochopení limitů: Tolerance napětí ochranného obvodu
Lithiové baterie jsou obvykle vybaveny ochrannou deskou plošných spojů (PCB), která zabraňuje přebíjení, nadměrnému vybíjení a zkratům. Klíčovým parametrem této desky plošných spojů jenapěťová odolnost jeho MOSFETů(elektronické spínače, které ovládají tok proudu).
Příklad scénáře:
Vezměte si jako příklad dva 4článkové LiFePO4 akumulátory. Každý akumulátor má plné nabití 14,6 V (3,65 V na článek). Pokud jsou zapojeny sériově, jejich celkové napětí se rovná29,2 VStandardní deska plošných spojů pro ochranu 12V baterie je obvykle navržena s MOSFETy, které jsou dimenzovány pro35–40 VV tomto případě celkové napětí (29,2 V) spadá do bezpečného rozsahu, což umožňuje bateriím správně fungovat v sérii.
Riziko překročení limitů:
Pokud však zapojíte čtyři takové sady sériově, celkové napětí by překročilo 58,4 V – což je daleko za tolerancí 35–40 V standardních desek plošných spojů. To vytváří skryté nebezpečí:
Věda, která stojí za rizikem
Pokud jsou baterie zapojeny sériově, jejich napětí se sčítá, ale ochranné obvody fungují nezávisle. Za normálních podmínek kombinované napětí napájí zátěž (např. 48V zařízení) bez problémů. Pokud všakjedna baterie aktivuje ochranu(např. v důsledku nadměrného vybití nebo nadproudu), jeho MOSFETy odpojí daný blok od obvodu.
V tomto okamžiku je na odpojené MOSFETy aplikováno plné napětí zbývajících baterií v sérii. Například v konfiguraci se čtyřmi články by odpojená deska plošných spojů čelila téměř58,4 V—překročení jeho jmenovitého napětí 35–40 V. MOSFETy pak mohou selhat kvůliprůrazné napětí, čímž se trvale deaktivuje ochranný obvod a baterie je tak zranitelná vůči budoucím rizikům.
Řešení pro bezpečné sériové zapojení
Abyste se těmto rizikům vyhnuli, dodržujte tyto pokyny:
1.Zkontrolujte specifikace výrobce:
Vždy ověřte, zda je ochranná deska plošných spojů vaší baterie dimenzována pro sériové použití. Některé desky plošných spojů jsou výslovně navrženy tak, aby zvládly vyšší napětí v konfiguracích s více bateriemi.
2.Zakázkové desky plošných spojů pro vysoké napětí:
Pro projekty vyžadující více baterií zapojených do série (např. solární akumulace nebo systémy pro elektromobily) zvolte ochranné obvody s upravenými vysokonapěťovými MOSFETy. Ty lze přizpůsobit tak, aby odolaly celkovému napětí vaší sériové sestavy.
3.Vyvážený design:
Zajistěte, aby všechny bateriové bloky v sérii měly stejnou kapacitu, stáří a stav, aby se minimalizovalo riziko nerovnoměrného spuštění ochranných mechanismů.
Závěrečné myšlenky
I když je sériové zapojení baterií se stejným napětím technicky proveditelné, skutečná výzva spočívá v zajištění toho, abyOchranné obvody zvládnou kumulativní napěťové zatíženíUpřednostněním specifikací komponent a proaktivním návrhem můžete bezpečně škálovat své bateriové systémy pro aplikace s vyšším napětím.
V DALY nabízímepřizpůsobitelná řešení pro výrobu desek plošných spojůs vysokonapěťovými MOSFETy pro splnění pokročilých požadavků na sériové zapojení. Kontaktujte náš tým a navrhněte bezpečnější a spolehlivější napájecí systém pro vaše projekty!
Čas zveřejnění: 22. května 2025
