Zapojení baterií do banky — sériově, paralelně, pojistky a BMS

01Sériově, nebo paralelně

Propojené baterie tvoří bateriovou banku. Podle „Wiring Unlimited“ sériové zapojení zvyšuje napětí, paralelní kapacitu a sérioparalelní obojí.

Zapojení	Co se mění	Příklad se dvěma bateriemi 12,8 V/200 Ah
Sériově (plus jedné na minus následující)	napětí roste, kapacita zůstává	25,6 V · 200 Ah
Paralelně (kladné póly spolu, záporné póly spolu)	kapacita roste, napětí zůstává	12,8 V · 400 Ah
Sérioparalelně	napětí i kapacita rostou	např. 4 baterie: 25,6 V · 400 Ah

Energie banky je v obou případech stejná — zde 2 × 2,56 kWh. Volba zapojení závisí na napětí instalace: banka 12 V se sestavuje paralelně, zatímco 24 a 48 V z baterií s vyšším napětím nebo sériově.

02Kolik baterií v jedné bance

Baterie	Maximum v systému	Maximum v sérii	Největší banka
Lithium NG 12,8 V i 25,6 V	50 baterií	4 × 12,8 V nebo 2 × 25,6 V	192 kWh při 12 V, 384 kWh s bateriemi 25,6 V
Lithium NG 51,2 V	25 baterií (pouze paralelně)	—	128 kWh
Lithium Smart 12,8 V i 25,6 V	20 baterií	4 × 12,8 V nebo 2 × 25,6 V	84 kWh při 12 V, 102 kWh při 24 a 48 V

Limity počtu baterií platí nezávisle na modelu BMS. Větší úložiště Lithium NG lze sestavit z několika bank s vlastními BMS: datový list Lynx Smart BMS NG uvádí, že paralelně může pracovat až 5 těchto BMS.

Instalace 48 V: s bateriemi Lithium NG jde o 51,2 V paralelně, 2 × 25,6 V v sérii nebo 4 × 12,8 V v sérii. Datový list VE.Bus BMS V2 doporučuje co nejméně baterií v sérii — systém 24 V je nejlepší sestavit z baterií 25,6 V a systém 48 V ze dvou baterií 25,6 V. Čtyři baterie 12,8 V v sérii budou také fungovat, ale vyžadují více času na pravidelné vyrovnávání článků.

03Paralelní banka — jak ji zapojit

Nejčastější chyba podle „Wiring Unlimited“: baterie jsou zapojené paralelně, ale instalace je připojená na jednom konci bateriové banky. Proud ze vzdálenějších baterií pak protéká dalšími propojovacími vodiči, takže nejbližší baterie se více nabíjí i vybíjí — a opotřebuje se jako první. Kniha uvádí konkrétní hodnoty: vodič 35 mm² dlouhý 20 cm s kabelovými oky má odpor přibližně 1,5 mΩ, zatímco vnitřní odpor baterie bývá 3–10 mΩ — odpor vodičů tedy rozhodně není zanedbatelný.

silové vodičevodiče BMS

Najeďte na prvek schématu nebo na něj klepněte.

Pojistka u každé baterieKladný pól každé baterie přes vlastní pojistku ke kladné sběrnici.
DiagonálněKladný vodič k instalaci z jednoho konce banky, záporný z druhého.
Průřez systémových vodičůPrůřez vodiče baterie krát počet baterií (řetězců).
Hlavní pojistkaNa hlavním kladném vodiči k bateriové bance.
Vodiče BMSV řetězci přes všechny baterie; první a poslední k BMS.

Pravidla z návodu Lithium NG (shodná i v návodu Lithium Smart):

Pojistka na kladném pólu každé baterie. Všechna připojení baterií musí být jištěná.
Systémové vodiče připojené diagonálně — tak, aby proudová cesta přes každou baterii byla stejně dlouhá.
Průřez systémového vodiče musí odpovídat průřezu vodiče baterie vynásobenému počtem baterií (řetězců).
Pojistka na hlavním kladném vodiči k bateriové bance.

„Wiring Unlimited“ uvádí čtyři správné způsoby paralelního zapojení baterií: sběrnice, kladný a záporný připojovací sloupek s vodiči stejné délky ke každé baterii, připojení uprostřed banky při stejném průřezu vodičů a diagonální připojení. O posledním způsobu kniha otevřeně říká: je jednoduchý a účinný, ale ne ideální — proudy jednotlivých baterií se mohou mírně lišit.

04Sériová a sérioparalelní bateriová banka

Nejprve každou baterii zvlášť. Baterie opouštějí výrobní závod nabité přibližně z poloviny, ale po přepravě a skladování se jejich stav nabití může lišit. Balancér v baterii vyrovnává pouze malé rozdíly, a to jen mezi články téže baterie. Proto se před sériovým zapojením každá baterie samostatně plně nabije a vyváží se její články — nabíječkou řízenou BMS. Jako celek lze nabíjet pouze jednu baterii nebo paralelně zapojené baterie.
Pojistka na kladném pólu každého sériového řetězce a na hlavním kladném vodiči, systémové vodiče připojené diagonálně, průřez systémového vodiče = průřez vodiče řetězce × počet řetězců.
Nepropojujte střední body řetězců a nic k nim nepřipojujte. „Wiring Unlimited“ popisuje propojení středních bodů jako způsob vyrovnávání — ovšem v kapitole o bankách olověných akumulátorů. Návody k bateriím Lithium NG a Lithium Smart to zakazují.

Sériově zapojené baterie jsou také nejnáročnější při rozšiřování — viz přidávání a výměna baterií.

05Pojistky: pravidlo a schémata Victron

Návody Lithium NG a Lithium Smart uvádějí: proud systému, a tedy i jmenovitý proud pojistky, nesmí překročit maximální trvalý proud baterie. Pojistka se volí podle nejnižší ze tří hodnot — proudové zatížitelnosti vodiče, proudu baterie a proudu systému. Systémová schémata Victron uvádějí tyto hodnoty:

Schéma Victron	Baterie	Pojistka na baterii	Proud baterie podle dokumentace
BJE-300D (dodávka, VE.Bus BMS V2)	2 × Lithium Smart 12,8 V/200 Ah	ANL 300 A	max. trvalý 400 A, doporučený ≤ 200 A
BJE-351A (Quattro-II 24 V)	3 × Lithium NG 25,6 V/200 Ah	Class T 350 A	max. trvalý 200 A, 400 A po dobu 10 s
BJE-367A (dva MultiPlus-II 24 V)	Lithium NG 25,6 V/300 Ah	Class T 350 A	max. trvalý 300 A, 600 A po dobu 10 s

Rozpor: u baterií Lithium NG používají schémata pojistkové vložky Class T 350 A, tedy nad maximálním trvalým proudem baterie, který podle návodu určuje horní mez jmenovitého proudu pojistky. U Lithium Smart 200 Ah je hodnota ze schématu (300 A) nižší než trvalý proud 400 A. Schémata Victron jsou příklady — hodnotu pojistkové vložky pro konkrétní instalaci volí a potvrzuje projektant. Více o průřezech a vypínací schopnosti: průřezy vodičů a pojistky DC.

Příklad provedení z datového listu Lynx Smart BMS NG: baterie Lithium NG zapojené paralelně přes samostatný Lynx Distributor s pojistkou pro každou baterii, za ním Lynx Smart BMS NG a druhý Lynx Distributor pro spotřebiče a nabíječky. Toto uspořádání má dům s bateriovým úložištěm (šest baterií 51,2 V).

06Který BMS

Lithium NG 12,8 V/200 Ah — na obou stranách smyčky vodičů BMS s konektory M8, které se propojují do řetězce

Baterie Lithium NG a Lithium Smart samy měří napětí článků a teplotu, ale neodpojují proud — to provádí BMS vypnutím spotřebičů a nabíječek. Vodiče BMS všech baterií se propojí do řetězce a první a poslední se připojí k BMS; pořadí baterií je libovolné. Baterie Lithium NG spolupracují pouze s BMS označenými „NG“.

Baterie	BMS	Typické použití podle návodu
Lithium NG	smallBMS NG	malé systémy bez měniče/nabíječe
	VE.Bus BMS NG	systémy s měničem/nabíječem VE.Bus (MultiPlus, Quattro); u MultiPlus-II a Quattro-II není přiložený detektor sítě potřeba
	Lynx Smart BMS NG 500 A / 1000 A	větší systémy s digitální integrací nebo tam, kde je potřeba vestavěný bezpečnostní stykač; také s měničem/nabíječem, pokud je přítomné zařízení GX
Lithium Smart	smallBMS	malé systémy bez měniče/nabíječe
	VE.Bus BMS V2	systémy s měničem/nabíječem — jako v servisní dodávce
	Lynx Smart BMS 500 A / 1000 A	větší systémy s digitální integrací nebo tam, kde je potřeba vestavěný stykač
	Smart BMS CL 12/100, Smart BMS 12/200	pouze 12 V, poměrně malé systémy s alternátorem (a spotřebiči DC)

Když BMS zablokuje nabíjení nebo spotřebiče: „BMS odpojil nabíjení“.

07Přidávání a výměna baterií

Ideální je, když všechny baterie v bance mají stejnou kapacitu, stáří a model. Návody však umožňují rozšíření i výměnu jednotlivé baterie:

Typ bateriové banky	Různé kapacity?	Různé stáří?
Paralelní	ano	ano
Sériová	ne — stejná kapacita a stejné katalogové číslo	ano, rozdíl nejvýše 3 roky
Sérioparalelní, v rámci řetězce	ne	ano, rozdíl nejvýše 3 roky
Sérioparalelní, při přidání nebo výměně celého řetězce	ano	ano

Proč je sériové zapojení tak náročné: návod uvádí příklad baterie 50 Ah zapojené do série s baterií 100 Ah. Řetězec má zpočátku 50 Ah, ale stav nabití baterií se časem rozchází — při rozdílu 10 Ah zbývá 40 Ah. Při nabíjení se na článcích více nabité baterie objevuje příliš vysoké napětí a BMS neustále zasahuje: méně nabitá baterie se vybíjí příliš hluboko, více nabitá se přebíjí.

U později přidaných baterií Lithium NG se firmware baterií aktualizuje automaticky přes BMS.

Zařízení z tohoto návodu

Lithium NGNová generace baterií LiFePO4 Victron: 12,8/25,6/51,2 V, IP65, vestavěné měření proudu — pouze s BMS NG.

LiFePO4 Smart 12,8/25,6 VLithium-železo-fosfátové baterie s Bluetooth — fungují pouze s externím BMS.

Lynx Smart BMS / NGBMS se stykačem a měřením proudu pro bateriové banky LiFePO4 Smart nebo Lithium NG.

VE.Bus BMS NGBMS pro baterie Lithium NG v systému s MultiPlus nebo Quattro — Bluetooth, SoC na GX, Discharge floor.

smallBMS NGJednoduchý BMS pro baterie Lithium NG bez VE.Bus — řídí nabíječky a spotřebiče pomocí výstupů, má Bluetooth.

VE.Bus BMS V2BMS pro baterie Lithium Smart v systému s MultiPlus nebo Quattro — řídí měnič napětí, nabíječky a spotřebiče.

Lynx DistributorModulární DC přípojnice 1000 A: rozvod s pojistkami MEGA a monitorováním, připojení baterie, pojistky Class-T.

Spojování baterií do bateriové banky