راهنمای اتصال سری و موازی برای ساخت پک باتری

راهنمای جامع سری و موازی کردن باتری

در دنیای الکترونیک و سیستم‌های انرژی، اتصال صحیح باتری‌ها به یکدیگر یکی از مهارت‌های کلیدی است که می‌تواند عملکرد سیستم را به طور چشمگیری بهبود بخشد. دو روش اصلی برای اتصال باتری ها وجود دارد: اتصال سری و اتصال موازی باتری. هر کدام از این روش‌ها تأثیر متفاوتی بر ولتاژ و ظرفیت سیستم دارند و انتخاب روش مناسب به نیازهای پروژه شما بستگی دارد.

اتصال سری برای افزایش ولتاژ سیستم استفاده می‌شود، در حالی که اتصال موازی ظرفیت کلی را افزایش می‌دهد. در برخی موارد، ترکیب این دو روش (اتصال ترکیبی) نیز برای دستیابی به ولتاژ و ظرفیت بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله، به طور کامل با نحوه انجام این اتصالات، مزایا و معایب هر روش، و نکات ایمنی مرتبط آشنا خواهیم شد.

آشنایی با باتری‌های ۱۸۶۵۰

باتری‌های ۱۸۶۵۰ از نوع لیتیوم‌یون هستند و نام آن‌ها از ابعاد فیزیکی‌شان گرفته شده است: ۱۸ میلی‌متر قطر و ۶۵ میلی‌متر طول. این باتری‌ها معمولاً دارای ولتاژ اسمی ۳.۷ ولت و ظرفیت‌هایی بین ۱۲۰۰ تا ۳۵۰۰ میلی‌آمپر ساعت (mAh) هستند. همچنین، برخی از آن‌ها قابلیت تحمل جریان تخلیه بالا (High Discharge Rate) را دارند که برای کاربردهای پرتوان مناسب است.

نکات ایمنی:

• هرگز باتری‌های آسیب‌دیده یا متورم را استفاده نکنید.
• از شارژ بیش از حد یا تخلیه کامل باتری‌ها خودداری کنید.
• باتری‌ها را در دمای بالا یا نزدیک به منابع حرارتی قرار ندهید.
• اگر بدون دقت باتری‌ها را ترکیب کنید، خطرهای جدی ایجاد می‌شود:
•  استفاده از باتری‌های قدیمی و جدید در یک پک باعث داغ شدن و خرابی می‌شود.
•  تفاوت در ظرفیت یا برند موجب فشار ناهمسان روی سلول‌ها.
•  احتمال آتش‌سوزی یا نشت مواد شیمیایی در صورت اتصال اشتباه.

تفاوت بین سری و موازی

اتصال سری و موازی دو روش اصلی برای ترکیب باتری‌ها هستند که هر کدام تأثیر متفاوتی بر ولتاژ و ظرفیت سیستم دارند.

اتصال سری: در این روش، ولتاژ باتری‌ها جمع می‌شود، اما ظرفیت کلی تغییر نمی‌کند. به عنوان مثال، اتصال دو باتری ۳.۷ ولتی به صورت سری، ولتاژ کل را به ۷.۴ ولت افزایش می‌دهد.

اتصال موازی: در این روش، ظرفیت باتری‌ها جمع می‌شود، اما ولتاژ کلی تغییر نمی‌کند. به عنوان مثال، اتصال دو باتری ۲۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی به صورت موازی، ظرفیت کل را به ۴۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت افزایش می‌دهد.

سری کردن باتری

نحوه اتصال:

در اتصال سری، قطب مثبت یک باتری به قطب منفی باتری بعدی متصل می‌شود. این کار تا زمانی ادامه می‌یابد که به ولتاژ مورد نظر برسید.

تأثیر بر ولتاژ و ظرفیت:

ولتاژ کل = مجموع ولتاژهای باتری‌ها

ظرفیت کل = ظرفیت یک باتری (بدون تغییر)

کاربردها:

سیستم‌هایی که به ولتاژ بالاتر نیاز دارند (مانند دریل‌های بی‌سیم یا اسکوترهای برقی).

باتری هایی که به صورت سری متصل میشوند به صورت 2S/3S/4S و … نمایش داده میشوند.

به طور مثال ۳ باتری که به صورت سری متصلند، به اختصار 3S نامیده میشود. S خلاصه شده Series یا سری میباشد.

نکات ایمنی:

از باتری‌های هم‌ولتاژ و هم‌ظرفیت استفاده کنید.

از اتصال کوتاه جلوگیری کنید. (نکته حیاتی)

اتصال موازی باتری

نحوه اتصال:

در اتصال موازی، قطب‌های مثبت باتری‌ها به یکدیگر و قطب‌های منفی نیز به یکدیگر متصل می‌شوند.

تأثیر بر ولتاژ و ظرفیت:

ولتاژ کل = ولتاژ یک باتری (بدون تغییر)

ظرفیت کل = مجموع ظرفیت‌های باتری‌ها

کاربردها:

سیستم‌هایی که به ظرفیت بیشتر و زمان کار طولانی‌تر نیاز دارند (مانند پاوربانک‌ها).

باتری هایی که به صورت موازی متصل میشوند به صورت 2P/3P/4P و … نمایش داده میشوند.

به طور مثال ۶ باتری که به صورت موازی متصلند، به اختصار 6P نامیده میشود. P خلاصه شده Parallel یا موازی میباشد.

نکات ایمنی:

از باتری‌های هم‌ولتاژ و هم‌ظرفیت استفاده کنید.

از گرمای بیش از حد جلوگیری کنید.

شما همواره میتوانید پک باتری مورد نظر خودتان را سفارش دهید. (کمترین زمان+بهترین کیفیت)

اتصال ترکیبی (سری-موازی) باتری

اتصال ترکیبی برای دستیابی به ولتاژ و ظرفیت بالاتر استفاده می‌شود. به عنوان مثال، می‌توانید دو گروه موازی از باتری‌ها را به صورت سری به یکدیگر متصل کنید.

مثال:

۴ باتری ۱۸۶۵۰ با اتصال ترکیبی (۲ موازی و ۲ سری):

ولتاژ کل: ۷.۴ ولت

ظرفیت کل: ۵۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت

این مثال باتری 2S2P میباشد. چون ۲ باتری به صورت موازی 2P و دو باتری به صورت سری متصل شدند 2S.

ظرفیت کل در این نوع اتصالات ترکیبی برابر است با مجموع ظرفیت باتری هایی گه به صورت موازی متصل هستند.

ولتاژ نهایی نیز وابسته به اتصالات سری، 2S به معنای ۳.۷*۲=۷.۴ ولت میباشد. به همین ترتیب ولتاژ باتری های سری 5S را میتوان به راحتی محاسبه کرد. ۵*۳.۷=۱۸.۵ ولت

نکته فنی مهم درباره اتصال سری و موازی

طبق آموزش‌های Battery University (BU-302)، هنگام اتصال سلول‌ها به صورت موازی یا سری باید به این موضوع توجه داشت که همه سلول‌ها در یک سطح ولتاژ و ظرفیت نزدیک باشند. در غیر این صورت، جریان جبرانی شدیدی بین سلول‌ها برقرار می‌شود که می‌تواند به گرمای اضافی و حتی آسیب به سلول‌ها منجر شود.

در پک‌های موازی بزرگ (بیش از ۲۰ یا ۲۵ سلول)، توصیه می‌شود از فیوز سلولی استفاده شود تا در صورت خرابی یک سلول، کل پک آسیب نبیند.

نقش BMS (Battery Management System)

برای ایمن‌سازی پک‌های باتری، از یک مدار محافظ به نام BMS استفاده می‌شود. این مدار:

جلوی شارژ بیش از حد را می‌گیرد.

از تخلیه بیش از حد جلوگیری می‌کند.

ولتاژ همه سلول‌ها را بالانس می‌کند تا عمر باتری بیشتر شود.

راهنمای سریع انتخاب BMS

برای انتخاب BMS به دو نکته توجه کنید:

تعداد سلول‌ها → مثلاً برای ۳ باتری سری، باید BMS مخصوص ۳S انتخاب کنید.

حداکثر جریان مصرفی دستگاه → اگر دستگاه ۲۰ آمپر می‌کشد، باید BMS حداقل ۲۰ آمپر (حقیقی) انتخاب شود.

🔹 توصیه کاربردی: حتی برای پک‌های کوچک هم استفاده از BMS خیال شما را از بابت ایمنی راحت می‌کند.

نکات مهم در انتخاب باتری‌ها

از باتری‌های هم‌ولتاژ و هم‌ظرفیت استفاده کنید.

سلامت باتری‌ها را قبل از اتصال بررسی کنید.

از باتری‌های با برند معتبر استفاده کنید.

اشیا فلزی مثل انگشتر، ساعت، موبایل و این دست وسایل را حین انجام عملیات سری و موازی کردن از میز کار دور کنید.

ابزار و تجهیزات مورد نیاز

هولدر باتری

سیم‌های با کیفیت

لحیم‌کاری (در صورت نیاز)

محافظ باتری (BMS) برای ایمنی بیشتر

روکش باتری (سلیقه ای)

علاوه بر ابزار بالا، برای شارژ پک‌های سری باید از شارژرهایی که قابلیت بالانس کردن سلول‌ها دارند استفاده شود. این شارژرها اطمینان می‌دهند که ولتاژ همه سلول‌ها در حالت یکسان باقی بماند و از شارژ بیش از حد یا تخلیه ناهمسان جلوگیری می‌کنند.

در پک‌های موازی، همیشه پیش از اتصال، ولتاژ سلول‌ها را برابر کنید. اتصال سلول‌های با ولتاژ متفاوت می‌تواند باعث ایجاد جریان ناگهانی و آسیب به باتری شود.

نکات ایمنی

هرگز باتری‌ها را بدون نظارت رها نکنید.

از محافظ‌های باتری (BMS) استفاده کنید.

در صورت گرم شدن باتری‌ها، اتصال را قطع کنید.

کاربردهای عملی

ساخت پاوربانک‌های سفارشی

پروژه‌های رباتیک و الکترونیکی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی

پرسش‌های متداول (FAQ)

چند سلول می‌توان به‌صورت موازی متصل کرد؟
به‌طور معمول محدودیتی برای تعداد سلول موازی وجود ندارد، اما در پک‌های بزرگ (بیش از ۲۰ سلول) استفاده از فیوز سلولی یا مدار محافظ الزامی است.

چرا باید سلول‌های موازی قبل از اتصال هم‌ولتاژ شوند؟
زیرا اختلاف ولتاژ باعث جریان جبرانی شدید می‌شود که می‌تواند به داغ شدن و آسیب سلول‌ها منجر شود.

برای پک‌های سری چه شارژری مناسب‌تر است؟
شارژرهایی که قابلیت بالانس دارند بهترین انتخاب هستند، زیرا ولتاژ هر سلول را به‌صورت جداگانه کنترل می‌کنند.

اتصال ترکیبی (سری-موازی) چه مزیتی دارد؟
این نوع اتصال به شما اجازه می‌دهد همزمان ظرفیت بالاتر (از موازی) و ولتاژ بالاتر (از سری) به دست آورید، در نتیجه برای پروژه‌های پرمصرف بسیار مناسب است.

جمع‌بندی

سری = ولتاژ بیشتر، ظرفیت ثابت

موازی = ظرفیت بیشتر، ولتاژ ثابت

در هر دو حالت، برای ایمنی و عمر بیشتر، BMS فراموش نشود.

با رعایت نکات ایمنی و استفاده از ابزارهای مناسب، می‌توانید به راحتی این کار را انجام دهید.

اگر سوالی داشتید خوشحال میشیم کمک کنیم!