Параллельное и последовательное соединение аккумуляторных батарей с БМС

[илс]

Прежде чем изучать эту тему, новичку настоятельно рекомендуется ознакомится с базовыми понятиями об аккумуляторных батареях.
Напр. здесь:
Выбор батареи
И здесь Параллельное и последовательное соединение аккумуляторов
Изучить необходимые термины И жаргон
А вот типовая схема паралельного и последовательного соединения элементов:


Как выглядят типичные вопросы из зала:

Я вот пока чего понять не могу.
Есть у меня батарея 16s 20Ач, на призматиках, с BMSкой само собой.
Если я соединю параллельно с ней на разрядных выходах батарею 10Ач, что будет? И будет ли вообще что то?
Если у BMS есть отдельные выходы на зарядку, то что происходит если ее заряжать через "разрядный" разъем?

Задача проста - хочу увеличить емкость. Чтобы без заморочек.

А это из полей:

В пути бабахнул зарядник, второй это NES-350 на 7,2а блок питания, используется как есть.
Собственно вопрос: можно запаралеллить батареи?
1 - 12 ач
2 - 9 ач
у обоих есть бмс, оба лифера.

Итак, следует понимать, что запарарелливание батарей есть частный случай запарареливания отдельных элементов.
С учетом ранее прочитанных тем, вы уже хорошо понимаете разницу между элементом, ячейкой и батареей. Терминология в этом вопросе оч. важна, т.к. из-за недопонимания возможен серьезный БАБАХ.
Какие элементы можно параллелить, а какие нет?
Я здесь не буду углубляться в тонкости, ....общее правило таково, параллелим элементы с одинаковой химией и главное - имеющие одинаковое номинальное напряжение.
С учетом того, что элементы до соединения могут иметь разную степень заряженности, нам критически важно выравнять потенциал.
Самое простое - зарядить полностью, только потом - соединять.
Другой вариант - полностью разрядить, перед соединением.
Разумеется, эти требования относятся и к соединению батарей.

Далее. Готовая батарея обычно оснащена БМС. Именно этот вариант следует разобрать подробнее.
БМС - это электронная платка, которая отключает батарею, в случае аварийных ситуаций (переразряд, перезаряд).
Также эта платка совместно с зарядником, осуществляет балансировку элементов батареи.

Спойлер

В чем проблема соединения батарей, оснащенных БМС? Проблема в корректности процесса окончания зарядки и балансировки.
Как правило, БМС имеет зарядный канал, который отключает зарядку, при аварийной ситуации.
Если соединяем 2 батареи с БМС и заряжаем одним зарядником, то возможна ситуация перезаряда ячеек одной из батарей (в связи со свободным перетеканием тока через силовые ключи БМС).
Такой же риск возникнет при зарядке 2-мя зарядниками. Особенно в батареях типа ЛЖФ, имеющих высокую крутизну зарядной кривой в конце цикла.
Как можно исключить этот риск?
Вариантов несколько.
Самый простой №1:  Заряжать батареи по-отдельности, своим зарядником и соединять после окончания процесса зарядки.
Вариант №2:  Развязать батареи диодом Шотки так, чтобы исключить токи перетекания и защитить БМСки токами рекуперации выше 5А!
Вот, откопал схему от Пинга, которую постил ещё в 2011-м:



Диоды можно взять такие:
http://www.chipdip.ru/product/30cpq060/
Но мне этот вариант не оч.сипатичен, т.к. должен быть (обеспечиваться) свободный ток перетекания из одной батареи в другую, чтобы батареи усиливали друг друга. Да и с рекуперацией возникнут проблемы.
Вариант №3  Разобрать батареи и выяснит какая именно используется БМС.
БМС бывают симметричные и несимметричные, т.е. с отдельным зарядным каналом (ключом).
Если у вас одна или обе батареи имеют симметричную БМС, то риск перезаряда исключен и можно смело соединять батареи.
А что делать, если лень постоянно разъединять/соединять батареи, а хочется иметь простой и безопасный процесс зарядки, без проблем с рекуперацией и т.д.?
Вот правильное решение:

По хорошему надо отпаять BMS от каждой из них, запараллелить непосредственно две батареи без BMS, затем у одной из BMS проапгрейдить на вдвое бОльший ток (залудить шунт наполовину, проинспектировать ключи на предмет умения держать такие токи) и подключить к ней составную батарею. Или потратится на новую, более мощную БМС.

Что касается запарареливания балансирных разъемов, то вот по этой ссылке Сборка батареи из элементов     разрисованы  типовые схемы соединения силовых и балансирных коннекторов.
Как правило, новички не оч. любят этот правильный способ, т.к. он связан с "бородой" из проводов и требует определенной квалификации и опыта.
Лично я, порекомендовал бы вариант №1 или раздербанить батарею, уточнить какие стоят БМС в батарее и при необходимости заменить несимметричную БМС на симметричную. При покупке надо просто обращать внимание на конфигурацию зарядного порта.
Вот нашел более-менее понятную схему:

Спойлер

=========

Вторая часть темы будет посвящена описанию рисков и ограничений при последовательном соединении элементов и батарей. 

Итак, когда и почему возникает необходимость соединять ГОТОВЫ батареи с БМС последовательно?
Давайте послушаем людей. Их цитаты спрятал под спойлер, чтобы не перегружать тему текстом:

Спойлер

А можно последовательно соединять lifepo4 аккумуляторы с BMS разного вольтажа?
Задача в следующем - кататься по лесу с батарейкой 48 вольт 15 ач, про запас дома держать батарейку на 36 вольт 20ач
Для увеличения максималки по мере надобности брать с собой второй аккумулятор на багажник и получать 48+36=84 вольта
Можно ли так подключать? Надо ли будет перепрошивать контроллер Ifineon 12 fet (EB312) with IRFB4110 (36-72V, 90V max) перед такой поездкой, или можно тупо цеплять две батарейки и ехать?

Собственно сабж - есть 2 батареи LiFePo4 c БМС, 36 и 48В c отдельными зарядками.

Как их правильно последовательно соединить для работы?
Логика подсказывает, что надо между ними вставить диод, чтоб БМС не сгорела, т.е. 90В она не переживет. А Какой?
|-     контроллер    +|
|                            |
|-B36+ <диод> -B48+|
Или на всякий случай надо еще по диоду на каждый провод батарея-контроллер повесить?

Лично я соединял батареи с целью повышения напряжения для МК с низким кV.
Т.о. получал отличный момент и хорошие обороты на рабочем диапазоне работы высоковольтной батареи.
Даже имел опыт поездки на батарее 32S, что составляло около 130В на контроллере. 
Какие могут быть проблемы для БМС последовательных батарей? Нужно ли использовать батареи одинаковой емкости или допустимо разной?
Начнем с того, что большинство ключей БМС рассчитано на 75В, в самых дешевых - на 60В.
Таким образом при размыкании ключей одной из БМС (при срабатывании нижнего порога), цепь разомкнется и обратное напряжение, которое составляет сумму АКБ1+АКБ2 приложится к ключам, и с большой вероятностью их пробьет.
Чтобы этого не случилось, а также для сохранен6ия целостности цепи при использовании батарей РАЗНОЙ емкости и срабатывании одной из БМС, следует шунтировать их (АКБ) ДИОДАМИ.
Ссылку на 2 диода в одном корпусе, давал выше.
Схема выглядит так:



Следует понимать, что если сработает одна из БМС, вы сразу потеряете рекуперативное торможение. Будьте осторожны.
Кроме того, как уже обсуждалось выше, заряжать одной зарядкой можно только при наличии симметричных БМС.
Причем в обоих АКБ. В случае зарядки 2-мя отдельными блоками питания, следует строго придерживаться общепринятого правила, сперва запитываем БП (зарядку) от сети 220В, а только потом подключаем зарядный коннектор к батарее.
Зарядка 2-х последовательных АКБ, имеет ряд особенностей, риски которых расписаны под спойлером:

Спойлер

По поводу последовательного подключения зарядок. Если выходные конденсаторы разной емкости, то подключив их к батарее (при невключенных всеть зарядках) на зарядке со слабым конденсатором напряжение может подпрыгнуть выше её номинала, чревато это или нет, зависит от схемотехники зарядки, я хотел поставить супрессоры паралельно зарядкам (даже уже купил), но по факту пока работает без них (три ноутбучных зарядки последовательно). Обратные диоды паралельно зарядкам сыграют роль разве что если нагрузкой будет не батарея а другая нагрузка способная опустится до нуля, но я их все таки поставил. В обратноходовых зарядках роль обратного диода играет выпрямительный диод, (если зарядка не с синхронным выпрямителем, но и там в транзисторах обратные диоды обычно присутствуют).

Если остались вопросы, имеет смысл их прояснить а профильных темах, напр. здесь:
Как правильно соединить два АКБ]
И здесь: Как правильно последовательно соединить 2 батареии с БМС?

[Juris]

 Вот такие провода ставить на диод или потолще как на батарею идут?

[tmiaer]

Я здесь не буду углубляться в тонкости, ....общее правило таково, параллелим элементы с одинаковой химией и главное - имеющие одинаковое номинальное напряжение.
С учетом того, что элементы до соединения могут иметь разную степень заряженности, нам критически важно выравнять потенциал.

Сам выравняется.
Если батарейки примерно одинаковые, то при разнице до 50% по уровню заряда (до 10% по напряжению) кобальтовую химию параллелить можно смело. Если разные, то до 10% напряжения при условии, что более заряженная менее ёмкая, в обратной ситуации лучше снизить эту разницу процентов до 5, но выводить напряжения в ноль с точностью до милливольта никакого смысла нет.

https://youtu.be/hKCuzQTdFLI

Фосфат с кобальтом примерно так же, не больше 10% разницы по напряжению.
Фосфат с фосфатом можно параллелить вообще в любом состоянии, так как ЭДС даже на полностью заряженном и полностью разряженном очень быстро скакнёт до своей полки ~3.2В на банку и ток упадёт до микроскопических значений. А кратковременный всплеск даже до 2-3С ему ну никак не повредит. Если есть сомнения, могу снять киношку ещё и на эту тему. 

[JIexa]

Пытаюсь вникнуть во все эти дела, сильно не ругайте

Захотел собрать на базе своего хардтейла простенький электровел за минимально возможную сумму. Мотор-колесо и комплект - из самого дешевого, 250-350Вт.

Остался вопрос с АКБ. Новые покупать дороговато. Но есть у меня 4 шт пятилетних "котлет" в оболочке и БМС в каждой (не пользованные, хранились в отапливаемом помещении).
Каждая котлета имеет следующие хар-ки: 22 В, лион, 7,3Ач.
Вот отсюда есть пара мыслей по подключению:
1) Одна котлета в работе (2 шт вожу с собой в рюкзаке как ЗИП и при необходимости в поле меняю). Но смущает вольтаж. Я так понимаю поездка с таким вариантом будет очень овощная?)
2) Соединение последовательно и/или параллельно 4 котлет. Исходя из темы про зарядку уже понял, скорее всего буду заряжать каждую по отдельности. А вот про работу не очень понял. Влияет ли наличие БМС на работу при параллельном и последовательном соединении. Нужно ли дополнительно что-то с ними делать или можно просто скрутить выходные провода (или на разъемах).
Если соединить 4 котлеты (2х2) то получится 44 В и 14 Ач, что по-моему уже вполне вариант не плохой...
Вскрывать котлеты и что-то с ними делать побоялся бы, в виду возможного рукожопства с ними от меня) Но попробовать можно конечно
P.S. В инете по сроку хранения лион АКБ мнения расходятся... Но я так понимаю, что есть шанс, что АКБ уже мертвые? (это планирую проверить на неделе)

[илс]

P.S. В инете по сроку хранения лион АКБ мнения расходятся... Но я так понимаю, что есть шанс, что АКБ уже мертвые? (это планирую проверить на неделе)

Дык с этого и надо начинать. Если они померли от саморазряда и питания БМС, то все ваши заботы по соединению становятся неактуальными. 

Я бы собрал конфиг на 44В, дополнил его общей БМС и потестил бы котлеты в работе. В первую очередь надо смотреть на нагрев и просадку.
Ну и на напряжения элементов на нижнем пороге. Стандартные БМС не слишком хорошо работают с полимером. Последний уже при 3,5В пустой, практически. Разряжать его ниже 3В, совсем не рекомендуется...

Без общей БМС соединять нежелательно. Там низковольтные ключи, помрут, наверняка, от обратного напряжения.
Т.е. без разборки и вывода балансирных проводков - никак.
А вообще, опасная химия, особенно сильно БУ. Лучше делать на базе качественных 18650. Профильных тем - вагон. 

[LeoDron]

Полностью согласен с [user]илс[/user]. У меня была подобная ситуация - подарили мне две  6s липошки 5Aч. «Почти не пользованные» и всего пару лет в холодильнике хранились. Учёный печальным опытом коллег, проверил я их на емкость аймаксом. Все было ок. Около 80 % процентов заявленной начальной ёмкости. Но дернуло меня элементы проверить по отдельности, через балансировочные провода. В одной котлете 2, а во второй 3 ячейки были не способны отдать даже  2 А, при заявленных 20С (100А) 
Утилизировал их, от греха и подальше. И не жалею.
Если демон в липошках завёлся, то не будите его лихо, пока тихо. Конечно, можно их разобрать и «живые» элементы заново собрать. Нот такие мысли от лукавого. Просто поверьте. 

[JIexa]

Дык с этого и надо начинать. Если они померли от саморазряда и питания БМС, то все ваши заботы по соединению становятся неактуальными. 
Я бы собрал конфиг на 44В, дополнил его общей БМС и потестил бы котлеты в работе. В первую очередь надо смотреть на нагрев и просадку.

Согласен =) Займусь этим вопросом в ближайшее время.

...Стандартные БМС не слишком хорошо работают с полимером. Последний уже при 3,5В пустой, практически. Разряжать его ниже 3В, совсем не рекомендуется...

Под полимером имеете в виду lifepo? Здесь все АКБ у меня Li-ion. Постараюсь разобрать котлету. Там скорее всего банки 18650 стоят.

Без общей БМС соединять нежелательно. Там низковольтные ключи, помрут, наверняка, от обратного напряжения.
Т.е. без разборки и вывода балансирных проводков - никак.
А вообще, опасная химия, особенно сильно БУ. Лучше делать на базе качественных 18650. Профильных тем - вагон. 

Спасибо за информацию! Попробую поковыряться, но скорее всего предстоит покупка готового АКБ, ибо к таким дебрям еще не готов

[JIexa]

Благодарю за советы!

В общем разобрал. АКБ на 22 Вольта (котлета) с встроенным БМС. Собрана из Li-ion банок ICR18650F. Каждая банка на 2,6 Ач 3,6В.
Из АКБ выходят по 2 минусовых провода и по 2 плюсовых.

Промерял напряжение. На всех котлетах показало 22,5-22,7 В. Даже странно, если учесть, что их не подзаряжал при хранении.

Самому, все-таки, лезть и переделывать батарею не хочется. Но вот думаю обратиться к спецам, чтобы переделали АКБ на основе моих банок, если в этом есть смысл. Соответсвенно сэкономлю на стоимости самих АКБ и оплачу только работы мастера.

P.S. Очень нравится вариант установки АКБ в черном "боксе", корпусе. Не выглядит инородно)

[JIexa]

В продолжение предыдущих сообщений.
Оказалось, что в моих li-ion АКБ 6s3p стоит по две штуки плат контроля аккумулятора 3SL-8A3020.

[Poruchik]

Здравствуйте, я новичок в этой теме , делаю свой электросамокат.

Хочу собрать батарею из 18650 10s3p.

Мне хочется упаковать батарею максимально компактно. Конструкция самоката такова ,что каждый пэк я могу уложить в разные части самоката. т.е. параллельное соединения предполагается только на концах каждого пэка. Могу я при таком соединении использовать 1 БМС и просто соединить соответствующие балансировочные провода? Или же мне нужно в этом случае БМС на каждый пэк ?

[MoRoman]

[user]Poruchik[/user], у меня в самокате на 6 частей батарея разбита, все на одну BMS завязаны само собой, вот тут показывал https://electrotransport.ru/index.php?topic=11916.msg1158973#msg1158973

[Дмитрий71]

параллельное соединения предполагается только на концах каждого пэка

Для 1 БМС нужно параллелить не только начало и конец ))
Придется от каждой последовательной сборки тащить в общую кучу балансировочные провода. Сомнительное удовольствие и нужен хороший контакт.  Еще бродят мысли, не станут ли в момент нагрузки по балансирным проводам перетекать токи от одной ветки к другой...

[MoRoman]

Придется от каждой последовательной сборки тащить в общую кучу балансировочные провода.

не всегда.. если вынесена одна параллель или несколько ,но по одной в разные места, то не нужно..

[Дмитрий71]

если вынесена одна параллель или несколько ,но по одной в разные места, то не нужно..

Простите, ничего не понял ))

[MoRoman]

Простите, ничего не понял ))

видимо так я объяснил...
Давайте на примере.
К примеру хотим батку на 14s, а в деку влезает только 12s, но по одной s влезает в накладки боковые на деке. Т.е. мы вынесем 2 параллели из основной батареи, но не две в одно место, а по одной. В таком случае балансирные провода тащить в накладки не придется.

[CnStuff]

не всегда.. если вынесена одна параллель или несколько ,но по одной в разные места, то не нужно..

А есть информация о ПОСДЕДОВАТЕЛЬНОМ соединении BMS ?
Допустим я не могу найти 40S на 300А, но нашел 20S на 300А
Соответственно делаю две банки по 20шт последовательно, на каждую вешаю BMS и соединяю последовательно.
Подозреваю что не получиться, ключи у BMS 20S явно расчитаны на напряжение в два раза ниже чем у 40S, Сгорят обе

Сам спросил и сам ответил 
"Представьте ситуацию, что защита сработала в одной из батарей (той, что оказалась настроена на чуть меньшее значение тока) - она отключилась, а остальные остались под напряжением. Значит, разомкнувшийся ключ (обычно это полевой транзистор) оказывается под напряжением от остальных трёх - цепь-то чисто последовательная. Для 12-вольтового BMS ключ вряд ли будет высоковольтным - там скорее всего транзистор, имеющий предельно допустимое напряжение в районе 25...30 вольт. Но остальные подают на него суммарно 36, и это может оказаться фатальным.
Вот по этой причине BMS крайне желательно иметь единым для всей батареи"

[Сергей Валерьевич]

Уважаемые форумчане. Подскажите можно ли подключить две готовые батареи 36 вольт 22Ач и 19,2Ач последовательно, подключив + к - а, другие 2 вывода к контроллеру ? Внутри по описанию литийионные 18650 батарейки.

[CnStuff]

Подскажите можно ли подключить две готовые батареи 36 вольт 22Ач и 19,2Ач последовательно, подключив + к - а, другие 2 вывода к контроллеру ? Внутри по описанию литийионные 18650 батарейки.

https://electrotransport.ru/index.php?topic=14346.36#topmsg вот тут обсуждение посл-парал соединения