LiFePO4-lithiumaccu's in serie en parallel: instructies en alles wat je moet weten
31 May 2023
Het in serie of parallel aansluiten van lithium-ion accu's is niet zo eenvoudig als het in serie of parallel schakelen van circuits. Om de veiligheid van zowel de accu's als de mensen die ermee omgaan te garanderen, moeten verschillende belangrijke factoren in overweging worden genomen. Voordat we ingaan op de noodzakelijke voorzorgsmaatregelen, is het belangrijk om een basiskennis te hebben van wat serie- en parallelschakelingen zijn, hun definities en hun unieke kenmerken.
Deel 1: Serieverbinding van LiFePO4 accu's
1.1 Definitie van serieschakeling
Serieverbinding van LiFePO4 accu's verwijst naar het achter elkaar aansluiten van meerdere cellen om de totale spanning te verhogen. In deze configuratie wordt het positieve uiteinde van een cel verbonden met het negatieve uiteinde van de volgende cel enzovoort totdat de gewenste spanning is bereikt.
De totale capaciteit van het accupakket blijft hetzelfde als die van een enkele cel, maar de uitgangsspanning wordt verhoogd. Serieschakeling wordt vaak gebruikt in toepassingen die een hoge spanning vereisen, zoals elektrische voertuigen, zonne-energiesystemen en noodstroomvoorzieningen voor gebouwen.
1.2 Voordelen van serieschakeling
Serieverbinding van LiFePO4 accu's heeft verschillende voordelen, waaronder:
- Hogere spanningsuitvoer: door meerdere cellen in serie aan te sluiten wordt de totale spanningsuitvoer van het accupakket verhoogd, waardoor het geschikt is voor toepassingen die een hogere spanning vereisen. Bijvoorbeeld, 4 packs van 12,8 volt accu's kunnen in totaal 51,2 volt aan energie leveren.
- Efficiëntere energieopslag: In een in serie geschakeld accupack deelt elke cel de belasting gelijkmatig, zodat elke cel met dezelfde snelheid wordt opgeladen en ontladen. Dit maakt de totale energieopslag efficiënter.
Serieschakeling is ideaal voor toepassingen die een hoge spanning vereisen, zoals elektrische voertuigen en zonne-energiesystemen. Het maakt efficiënte energieopslag mogelijk en zorgt voor een gelijkmatige verdeling van lading en ontlading binnen het accupakket.
1.3 Nadelen van serieschakeling
Serieverbinding van LiFePO4 accu's heeft ook een aantal nadelen, waaronder:
- Risico van overladen: Als cellen in een in serie geschakeld accupack verschillende capaciteiten of leeftijden hebben, kunnen ze met verschillende snelheden worden ontladen, wat kan leiden tot een onbalans in de spanning in het pack. Dit kan leiden tot overladen van sommige cellen, wat gevaarlijk kan zijn en de levensduur van het hele accupakket kan verkorten.
- Verminderde capaciteit: In een in serie geschakeld accupack blijft de totale capaciteit gelijk aan die van een enkele cel. Het in serie schakelen van cellen verhoogt de totale capaciteit van de accu dus niet.
Om deze problemen te voorkomen, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alle cellen in het in serie geschakelde pack dezelfde capaciteit en leeftijd hebben. Daarnaast is het goed opladen en bewaken van de packspanning van cruciaal belang om overladen te voorkomen en een efficiënte werking van het accupakket te garanderen.
Deel 2: Parallel schakelen van LiFePO4 accu's
2.1 Definitie van parallelschakeling
Parallel aansluiten van LiFePO4 accu's verwijst naar het aansluiten van meerdere cellen door de positieve en negatieve polen met elkaar te verbinden om de totale capaciteit van het accupack te vergroten.
In deze configuratie deelt elke cel de belasting gelijkelijk, wat resulteert in een hogere stroomoutput en dus een toename van de totale capaciteit. De uitgangsspanning van het accupakket blijft gelijk aan die van een enkele cel. Parallelschakeling wordt vaak gebruikt in toepassingen die een hoge capaciteit vereisen, zoals noodstroomvoorzieningen voor gebouwen, off-grid zonne-energiesystemen en elektrische voertuigen.
2.2 Voordelen van parallelschakeling
Het parallel schakelen van LiFePO4 accu's heeft verschillende voordelen, waaronder
- Verhoogde capaciteit: het parallel schakelen van meerdere cellen verhoogt de totale capaciteit van het accupakket, waardoor het geschikt is voor toepassingen die een hoge capaciteit vereisen. Wanneer bijvoorbeeld 4 accu's van 12,8 V en 100 Ah parallel worden aangesloten, blijft de spanning gelijk terwijl de capaciteit toeneemt tot 400 Ah.
- Minder risico op overladen: In een parallel geschakeld accupakket wordt elke cel onafhankelijk geladen en ontladen, waardoor het risico op overladen of onderladen van een afzonderlijke cel wordt verkleind. Dit draagt bij aan de veiligheid en levensduur van het hele accupakket.
De parallelle aansluiting is geschikt voor toepassingen die een hoge capaciteit vereisen, zoals noodstroomvoorzieningen voor gebouwen en off-grid zonne-energiesystemen. Het maakt efficiënte energieopslag mogelijk en zorgt voor een gelijkmatige verdeling van opladen en ontladen binnen het accupakket.
2.3 Nadelen van parallelschakeling
De parallelle aansluiting van LiFePO4 accu's heeft ook enkele nadelen, waaronder
- Lagere spanningsoutput: in een accupack dat parallel is aangesloten, blijft de totale spanningsoutput gelijk aan die van een enkele cel. Het parallel aansluiten van cellen verhoogt de totale spanning van het accupakket dus niet.
- Minder efficiënte energieopslag: Omdat elke cel in een parallel aangesloten accupack onafhankelijk wordt geladen en ontladen, kunnen er variaties optreden in de ladingstoestand van elke cel, wat kan leiden tot minder efficiënte energieopslag.
Om deze problemen te voorkomen is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alle cellen in het parallel geschakelde pakket dezelfde capaciteit en leeftijd hebben. Daarnaast is een goede bewaking van de packspanning en de laadstatus van cruciaal belang om onder- of overladen te voorkomen en een efficiënte werking van het accupakket te garanderen.
Deel 3: Vergelijking tussen serie- en parallelschakeling van LiFePO4 accu's
In dit deel leggen we de overeenkomsten en verschillen tussen serie- en parallelschakeling uit.
Overeenkomsten:
① Mogelijkheid om de algehele prestaties van de accu te verbeteren: Zowel serie- als parallelschakeling van LiFePO4 accu's kan de algehele prestaties van het accupakket verbeteren. Serieschakeling verhoogt de spanning van de accu, terwijl parallelschakeling de capaciteit verhoogt.
② Gebruik in verschillende toepassingen: Zowel serie- als parallelschakeling worden gebruikt in verschillende toepassingen, zoals campers, boten en zonnehuizen. Ze kunnen ook worden gebruikt in elektrische voertuigen en andere off-grid systemen.
Verschillen:
① Spanningsoutput: LiFePO4 accu's in serie aansluiten verhoogt de totale spanningsoutput van het accupakket. Als er bijvoorbeeld vier 12V accu's in serie worden aangesloten, is de uitgangsspanning van het accupakket 48V. Als u daarentegen LiFePO4-accu's parallel aansluit, neemt de totale capaciteit van het accupack toe, maar blijft de uitgangsspanning gelijk aan die van een enkele cel of accu.
② Capaciteit: Het parallel aansluiten van LiFePO4 accu's verhoogt de totale capaciteit van het accupack. Als er bijvoorbeeld 4 accu's met 100 Ah parallel worden aangesloten, is de totale capaciteit van het accupakket 400 Ah. Daarentegen verhoogt het in serie aansluiten van LiFePO4-accu's niet de totale capaciteit van het accupakket, maar alleen de afgegeven spanning.
Efficiëntie: Het parallel schakelen van LiFePO4 accu's is over het algemeen efficiënter dan het in serie schakelen, omdat elke cel of accu onafhankelijk wordt geladen en ontladen. Dit zorgt ervoor dat het hele pakket niet wordt beïnvloed als één cel of accu defect raakt of beschadigd raakt. Het uitvallen of beschadigen van één cel of accu in een serie geschakeld pakket kan daarentegen de prestaties van het hele pakket beïnvloeden.
④ Kosten: Het parallel aansluiten van LiFePO4 accu's is over het algemeen duurder dan het in serie aansluiten, omdat er extra bedrading en hardware nodig is om een goede werking en veiligheid van het pakket te garanderen. De hogere capaciteit en efficiëntie kunnen de extra kosten in sommige toepassingen echter rechtvaardigen.
Samengevat hangt de keuze tussen serie- en parallelschakeling van LiFePO4 accu's af van de specifieke vereisten van de toepassing. Als een hoog voltage vereist is, is serieschakeling de juiste keuze. Als een hoge capaciteit vereist is, is parallelschakeling de beste optie. Hoewel beide configuraties hun voor- en nadelen hebben, bieden ze allebei de mogelijkheid om de algehele accuprestaties te verbeteren en worden ze vaak gebruikt in verschillende toepassingen zoals campers, boten en zonne-energie-installaties. Bij het kiezen van een configuratie is het belangrijk om factoren zoals spanningsvermogen, capaciteit, efficiëntie en kosten in overweging te nemen om te bepalen welke configuratie het meest geschikt is voor uw specifieke behoeften.
Aandachtspunten voor parallelschakeling en serieschakeling
Wanneer LiFePO4 accu's parallel worden aangesloten, zijn er verschillende punten waar rekening mee moet worden gehouden om optimale prestaties en veiligheid te garanderen:
- Uniformiteit: Het is belangrijk om cellen of accu's met dezelfde specificaties, inclusief capaciteit en leeftijd, te gebruiken in een parallelle verbinding. Een verkeerde combinatie van cellen kan leiden tot onbalans tijdens het laden en ontladen en het risico op een defecte accu vergroten.
- Egalisatie: Het bewaken van de laadstatus van elke cel of accu is belangrijk om het evenwicht te bewaren en te voorkomen dat een individuele cel of accu over- of onderladen wordt. Dit helpt de levensduur en veiligheid van het hele accupakket te garanderen.
- Bedrading: De juiste bedrading van de parallelle verbinding is cruciaal voor een efficiënte werking en veiligheid van het accupakket. Verkeerde bedrading kan leiden tot kortsluiting of andere gevaarlijke omstandigheden.
Bij het in serie aansluiten van LiFePO4-accu's moeten de volgende punten in acht worden genomen:
- Uniformiteit: Net als bij parallelle aansluitingen is het noodzakelijk om cellen of accu's met dezelfde specificaties, inclusief capaciteit en leeftijd, te gebruiken in een serieschakeling. Het niet op elkaar aansluiten van cellen kan resulteren in een onbalans in de spanning, wat kan leiden tot het overladen of onderladen van afzonderlijke cellen of accu's.
- Opladen: In een serieschakeling kan overladen optreden als één cel of accu zijn volledige lading bereikt voordat de andere dat doet. Om dit te voorkomen wordt een accumanagementsysteem (BMS) aanbevolen dat de spanning van elke cel of accu in de serieschakeling controleert.
- Veiligheid: Wanneer de accu in serie wordt aangesloten, wordt de totale spanning verhoogd, wat een hoger risico op elektrische schokken met zich mee kan brengen. Om veiligheidsredenen moet de accu goed geïsoleerd en geaard worden.
Daarnaast is het niet aan te raden om oude en nieuwe accu's (die 3-6 maanden na elkaar zijn gekocht) aan elkaar te koppelen, omdat ze verschillende interne weerstanden kunnen hebben die de algehele prestaties van de accu beïnvloeden. Het is ook belangrijk om batterijen te gebruiken met consistente prestaties en nooit lithium-ion batterijen van verschillende merken, capaciteiten of types te mengen. Let tot slot altijd op de polariteit van de batterij om spanningsdalingen of andere gevaren te voorkomen.
Conclusie
Samengevat bieden de parallelschakeling en serieschakeling van LiFePO4 accu's de mogelijkheid om de algehele prestaties van de accu te verhogen en worden ze vaak gebruikt in verschillende toepassingen. Het is echter belangrijk om rekening te houden met de punten waarmee rekening moet worden gehouden bij het aansluiten van deze accu's om optimale prestaties en veiligheid te garanderen. Uniformiteit, egalisatie en de juiste bedrading zijn cruciaal voor parallelle aansluitingen, terwijl uniformiteit, opladen en veiligheid moeten worden overwogen voor serieschakelingen. Daarnaast is het belangrijk om het aansluiten van oude en nieuwe accu's te vermijden, accu's met consistente prestaties te gebruiken en aandacht te besteden aan de polariteit van de accu's. Door deze voorzorgsmaatregelen te volgen, kunnen we een efficiënte werking en veiligheid van onze LiFePO4 accu's garanderen.
Stichworte:
