Łączenie baterii w bank

Szeregowo czy równolegle

Połączone baterie tworzą bank. Według „Wiring Unlimited” połączenie szeregowe podnosi napięcie, równoległe — pojemność, a szeregowo-równoległe jedno i drugie.

Połączenie	Co się zmienia	Przykład z dwóch baterii 12,8 V/200 Ah
Szeregowo (plus jednej do minusa następnej)	rośnie napięcie, pojemność zostaje	25,6 V · 200 Ah
Równolegle (plusy razem, minusy razem)	rośnie pojemność, napięcie zostaje	12,8 V · 400 Ah
Szeregowo-równolegle	rośnie napięcie i pojemność	np. 4 baterie: 25,6 V · 400 Ah

Energia banku jest w obu przypadkach ta sama — tu 2 × 2,56 kWh. Wybór układu zależy od napięcia instalacji: bank 12 V buduje się równolegle, a 24 i 48 V — z baterii o wyższym napięciu albo szeregowo.

Ile baterii w jednym banku

Bateria	Najwięcej w systemie	Najwięcej w szeregu	Największy bank
Lithium NG 12,8 V i 25,6 V	50 baterii	4 × 12,8 V albo 2 × 25,6 V	192 kWh przy 12 V, 384 kWh z baterii 25,6 V
Lithium NG 51,2 V	25 baterii (tylko równolegle)	—	128 kWh
Lithium Smart 12,8 V i 25,6 V	20 baterii	4 × 12,8 V albo 2 × 25,6 V	84 kWh przy 12 V, 102 kWh przy 24 i 48 V

Limity liczby baterii obowiązują niezależnie od modelu BMS. Większy magazyn Lithium NG da się zbudować z kilku banków z własnymi BMS: karta Lynx Smart BMS NG podaje, że równolegle może pracować do 5 takich BMS.

Instalacja 48 V: z baterii Lithium NG to 51,2 V równolegle, 2 × 25,6 V w szeregu albo 4 × 12,8 V w szeregu. Karta VE.Bus BMS V2 zaleca, żeby w szeregu było jak najmniej baterii — system 24 V najlepiej budować z baterii 25,6 V, a 48 V z dwóch baterii 25,6 V. Cztery baterie 12,8 V w szeregu też będą działać, ale wymagają więcej czasu na okresowe wyrównanie ogniw.

Bank równoległy — jak połączyć

Najczęstszy błąd według „Wiring Unlimited”: baterie połączone równolegle, a instalacja podpięta do jednego końca banku. Wtedy prąd z dalszych baterii płynie przez dodatkowe przewody łączące, więc najbliższa bateria jest mocniej ładowana i rozładowywana — i zużywa się pierwsza. Książka pokazuje skalę: przewód 35 mm² o długości 20 cm z końcówkami to ok. 1,5 mΩ, a rezystancja wewnętrzna baterii to zwykle 3–10 mΩ — przewody wcale nie są pomijalne.

przewody prądoweprzewody BMS

Najedź na element schematu lub go dotknij.

Bezpiecznik na każdej bateriiPlus każdej baterii przez własny bezpiecznik do szyny dodatniej.
Po przekątnejPrzewód dodatni do instalacji z jednego końca banku, ujemny z drugiego.
Przekrój przewodów systemowychPrzekrój przewodu baterii razy liczba baterii (łańcuchów).
Bezpiecznik głównyNa głównym przewodzie dodatnim do banku.
Przewody BMSW łańcuchu przez wszystkie baterie; pierwszy i ostatni do BMS.

Zasady z instrukcji Lithium NG (i identyczne w instrukcji Lithium Smart):

Bezpiecznik na plusie każdej baterii. Wszystkie połączenia baterii muszą być zabezpieczone.
Przewody systemowe po przekątnej — tak, żeby droga prądu przez każdą baterię była taka sama.
Przekrój przewodu systemowego ma być równy przekrojowi przewodu baterii pomnożonemu przez liczbę baterii (łańcuchów).
Bezpiecznik na głównym przewodzie dodatnim do banku.

„Wiring Unlimited” podaje cztery poprawne sposoby łączenia baterii równolegle: szyny, słupki plusowy i minusowy z przewodami równej długości do każdej baterii, podłączenie w połowie banku przy przewodach tej samej grubości oraz połączenie po przekątnej. O tym ostatnim książka pisze uczciwie: jest proste i skuteczne, ale nie idealne — prądy poszczególnych baterii mogą się nieco różnić.

Bank szeregowy i szeregowo-równoległy

Najpierw każda bateria osobno. Baterie wyjeżdżają z fabryki naładowane mniej więcej w połowie, ale po transporcie i magazynowaniu ich stan naładowania bywa różny. Układ wyrównywania w baterii koryguje tylko małe różnice, i to wyłącznie między ogniwami tej samej baterii. Dlatego przed połączeniem w szereg każdą baterię ładuje się osobno do pełna i wyrównania ogniw — ładowarką sterowaną przez BMS. Jako całość wolno ładować tylko jedną baterię albo baterie połączone równolegle.
Bezpiecznik na plusie każdego łańcucha szeregowego i na głównym przewodzie dodatnim, przewody systemowe po przekątnej, przekrój przewodu systemowego = przekrój przewodu łańcucha × liczba łańcuchów.
Nie łącz punktów środkowych łańcuchów i nie podłączaj do nich niczego. „Wiring Unlimited” opisuje łączenie punktów środkowych jako sposób wyrównywania — ale w rozdziale o bankach kwasowych. Dla baterii Lithium NG i Lithium Smart instrukcje tego zabraniają.

Baterie w szeregu są też najbardziej wymagające przy rozbudowie — patrz dokładanie i wymiana baterii.

Bezpieczniki: zasada i rysunki Victron

Instrukcje Lithium NG i Lithium Smart mówią tak: prąd systemu, a więc i wartość bezpiecznika, nie powinien przekraczać maksymalnego prądu ciągłego baterii. Bezpiecznik dobiera się do najniższej z trzech wartości — obciążalności przewodu, prądu baterii i prądu systemu. Rysunki systemowe Victron pokazują takie wartości:

Rysunek Victron	Bateria	Bezpiecznik na baterię	Prąd baterii według dokumentacji
BJE-300D (van, VE.Bus BMS V2)	2 × Lithium Smart 12,8 V/200 Ah	ANL 300 A	maks. ciągły 400 A, zalecany ≤ 200 A
BJE-351A (Quattro-II 24 V)	3 × Lithium NG 25,6 V/200 Ah	Class T 350 A	maks. ciągły 200 A, 400 A przez 10 s
BJE-367A (dwa MultiPlus-II 24 V)	Lithium NG 25,6 V/300 Ah	Class T 350 A	maks. ciągły 300 A, 600 A przez 10 s

Rozbieżność: przy bateriach Lithium NG rysunki stosują wkładki Class T 350 A, czyli powyżej maksymalnego prądu ciągłego baterii, który według instrukcji wyznacza górną granicę bezpiecznika. Przy Lithium Smart 200 Ah wartość z rysunku (300 A) mieści się poniżej prądu ciągłego 400 A. Rysunki Victron są przykładami — wartość wkładki w konkretnej instalacji dobiera i potwierdza projektant. Więcej o przekrojach i zdolności wyłączania: przekroje przewodów i bezpieczniki DC.

Przykład wykonania z karty Lynx Smart BMS NG: baterie Lithium NG połączone równolegle przez osobny Lynx Distributor z bezpiecznikiem na każdą baterię, dalej Lynx Smart BMS NG i drugi Lynx Distributor dla odbiorników i ładowarek. Taki układ ma dom z magazynem energii (sześć baterii 51,2 V).

Który BMS

Lithium NG 12,8 V/200 Ah — po obu stronach pętle przewodów BMS z wtykami M8, które łączy się w łańcuch

Baterie Lithium NG i Lithium Smart same mierzą napięcia ogniw i temperaturę, ale nie odcinają prądu — robi to BMS, wyłączając odbiorniki i ładowarki. Przewody BMS wszystkich baterii łączy się w łańcuch, a pierwszy i ostatni podłącza do BMS; kolejność baterii jest dowolna. Baterie Lithium NG współpracują tylko z BMS oznaczonymi „NG”.

Baterie	BMS	Typowe zastosowanie według instrukcji
Lithium NG	smallBMS NG	małe systemy bez falownika z ładowarką
	VE.Bus BMS NG	systemy z falownikiem z ładowarką VE.Bus (MultiPlus, Quattro); przy MultiPlus-II i Quattro-II dołączany detektor sieci nie jest potrzebny
	Lynx Smart BMS NG 500 A / 1000 A	większe systemy z integracją cyfrową albo gdy potrzebny jest wbudowany stycznik bezpieczeństwa; także z falownikiem z ładowarką, jeśli jest urządzenie GX
Lithium Smart	smallBMS	małe systemy bez falownika z ładowarką
	VE.Bus BMS V2	systemy z falownikiem z ładowarką — jak w busie warsztatowym
	Lynx Smart BMS 500 A / 1000 A	większe systemy z integracją cyfrową albo gdy potrzebny jest wbudowany stycznik
	Smart BMS CL 12/100, Smart BMS 12/200	tylko 12 V, stosunkowo małe systemy z alternatorem (i odbiornikami DC)

Gdy BMS zablokuje ładowanie albo odbiorniki: „BMS odciął ładowanie”.

Dokładanie i wymiana baterii

Najlepiej, gdy wszystkie baterie w banku mają tę samą pojemność, wiek i model. Instrukcje przewidują jednak rozbudowę i wymianę pojedynczej baterii:

Rodzaj banku	Różne pojemności?	Różny wiek?
Równoległy	tak	tak
Szeregowy	nie — ta sama pojemność i ten sam numer katalogowy	tak, różnica najwyżej 3 lata
Szeregowo-równoległy, w obrębie łańcucha	nie	tak, różnica najwyżej 3 lata
Szeregowo-równoległy, gdy dokładany albo wymieniany jest cały łańcuch	tak	tak

Dlaczego szereg jest tak wymagający: instrukcja podaje przykład baterii 50 Ah w szeregu ze 100 Ah. Łańcuch ma najpierw 50 Ah, ale baterie z czasem się rozjeżdżają — przy różnicy 10 Ah zostaje 40 Ah. Przy ładowaniu ogniwa pełniejszej baterii dostają za wysokie napięcie, a BMS ciągle interweniuje: pustsza bateria jest rozładowywana za głęboko, pełniejsza przeładowywana.

Przy bateriach Lithium NG dołożonych później oprogramowanie baterii aktualizuje się samo przez BMS.

Urządzenia z tego poradnika

Lithium NGNowa generacja baterii LiFePO4 Victron: 12,8/25,6/51,2 V, IP65, wbudowany pomiar prądu — tylko z BMS NG.

LiFePO4 Smart 12,8/25,6 VBaterie litowo-żelazowo-fosforanowe z Bluetooth — pracują tylko z zewnętrznym BMS.

Lynx Smart BMS / NGBMS ze stycznikiem i pomiarem prądu dla banków LiFePO4 Smart lub Lithium NG.

VE.Bus BMS NGBMS do baterii Lithium NG w systemie z MultiPlusem lub Quattro — Bluetooth, SoC na GX, discharge floor.

smallBMS NGProsty BMS do baterii Lithium NG bez VE.Bus — steruje ładowarkami i odbiornikami przez wyjścia, ma Bluetooth.

VE.Bus BMS V2BMS do baterii Lithium Smart w systemie z MultiPlusem lub Quattro — steruje falownikiem, ładowarkami i odbiornikami.

Lynx Distributor i Power InModułowe szyny DC 1000 A: rozdział z bezpiecznikami MEGA i monitoringiem, przyłącze baterii, bezpieczniki Class-T.