Serie vs. Parallel: De architectuur van een batterijpakket
Hoe u cellen kunt rangschikken om aan uw spannings- en capaciteitsbehoeften te voldoen.
Bij het bouwen van een batterijpakket uit afzonderlijke 18650 of 21700 cellen, bent u de architect. Door te kiezen hoe u deze cellen aansluit, bepaalt u de uiteindelijke 'persoonlijkheid' van de batterij. Heeft u een hoge spanning nodig voor een snelle ebike, of een hoge capaciteit voor een zonne-energiebank voor de lange afstand? Het antwoord ligt in de balans tussen Serie (S) en Parallel (P) verbindingen.
Serie (S) voor Spanning
Door cellen in serie te schakelen (positief op negatief) worden hun spanningen bij elkaar opgeteld, terwijl de capaciteit hetzelfde blijft als die van een enkele cel. Bijvoorbeeld, het in serie schakelen van tien 3,6V cellen creëert een 36V '10S' string. Hoge spanning is essentieel voor energie-efficiëntie; hogere spanning zorgt voor een lagere stroom (Ampère) om hetzelfde vermogen (Watt) te bereiken, waardoor warmte in uw draden en motor wordt verminderd.
Parallel (P) voor Capaciteit
Door cellen parallel te schakelen (positief op positief, negatief op negatief) worden hun capaciteiten bij elkaar opgeteld, terwijl de spanning hetzelfde blijft. Als u drie 3000mAh cellen parallel heeft, krijgt u een 9000mAh (9Ah) '3P' groep. Parallelle groepen zijn ook de sleutel tot stroomverwerking; elke cel in de groep deelt de belasting, waardoor het pakket in totaal meer stroom (Ampère) kan leveren zonder dat een enkele cel oververhit raakt.
De Hybride: Serie-Parallel Pakketten
De meeste batterijen zijn gebouwd als 'groepen van parallelle cellen, in serie geschakeld'. Een 13S4P pakket (standaard voor 48V ebikes) betekent bijvoorbeeld dat u 13 groepen in serie heeft, en elke groep bestaat uit 4 cellen parallel. Deze configuratie biedt de benodigde 48V (nominaal) en 4x de capaciteit en stroomverwerking van een enkele cel.
Waarom 'P'-groepen identiek moeten zijn
Elke parallelle groep in een serie-string fungeert als één enkele 'supercel'. Als de ene groep 4 cellen heeft en een andere 5, zal de kleinere groep sneller laden en ontladen dan de andere. Dit leidt ertoe dat de BMS voortijdig afsnijdt en uiteindelijk de cellen beschadigt. Zorg er altijd voor dat elke parallelle groep in uw pakket exact hetzelfde aantal en type cellen heeft.
FAQ
Moet ik eerst de parallelle groepen of de serie-string bouwen?
Professionele bouwers monteren bijna altijd eerst de parallelle groepen en verbinden deze groepen vervolgens in serie. Dit maakt het pakket structureel steviger en gemakkelijker te beheren met een BMS.
Verhoogt het toevoegen van meer cellen parallel de spanning?
Nee. Parallelle verbindingen verhogen alleen de capaciteit (Ah) en stroomverwerking (Ampère). Alleen serieverbindingen verhogen de spanning (Volt).
Wat gebeurt er als een enkele cel in een parallelle groep faalt?
Als de cel open breekt, daalt de capaciteit van die groep, waardoor het hele pakket uit balans raakt. Als de cel kortsluit, zal deze energie uit de andere cellen in de parallelle groep trekken, wat mogelijk kan leiden tot brand. Daarom is het gebruik van gezekerde nikkelstrips een high-end veiligheidsfunctie.