Come funzionano serie e parallelo
Le celle in serie (S) sommano le tensioni; quelle in parallelo (P) sommano capacità e corrente. Un pacco 4S2P ha quattro gruppi in serie, ognuno fatto di due celle in parallelo: otto celle in tutto.
V = S × V_cella Ah = P × Ah_cella Wh = V × Ah I_max = P × I_max,cella
Esempio con celle Samsung 30Q (3000 mAh, 15 A): 4S2P dà 4 × 3,6 = 14,4 V nominali, 16,8 V a piena carica e 10 V alla fine scarica di 2,5 V, 2 × 3 = 6 Ah, 14,4 × 6 = 86,4 Wh e fino a 2 × 15 = 30 A.
Configurazioni comuni
| Serie | Nominale (3,6–3,7 V per cella) | Carica completa (4,2 V per cella) | Detto spesso |
|---|---|---|---|
| 1S | 3,6–3,7 V | 4,2 V | |
| 2S | 7,2–7,4 V | 8,4 V | |
| 3S | 10,8–11,1 V | 12,6 V | 12 V |
| 4S | 14,4–14,8 V | 16,8 V | |
| 5S | 18–18,5 V | 21 V | |
| 6S | 21,6–22,2 V | 25,2 V | |
| 7S | 25,2–25,9 V | 29,4 V | 24 V |
| 10S | 36–37 V | 42 V | 36 V |
| 13S | 46,8–48,1 V | 54,6 V | 48 V |
| 14S | 50,4–51,8 V | 58,8 V | 52 V |
Celle Li-ion: 3,6–3,7 V nominali e 4,2 V a piena carica. La fine scarica è tra 2,5 e 3,0 V per cella a seconda della cella; le celle LiFePO4 hanno 3,2 V nominali e 3,6–3,65 V a piena carica.
BMS, caricabatterie e fusibile
Il BMS (sistema di gestione della batteria) controlla ogni gruppo in serie e stacca il pacco in caso di sovraccarica, scarica eccessiva, sovracorrente e cortocircuito. Sceglilo per lo stesso numero di gruppi in serie e la stessa chimica, con una corrente nominale superiore al tuo carico massimo. Il caricabatterie deve essere CC/CV, impostato su S × 4,2 V (S × 3,6–3,65 V per le LiFePO4). Metti un fusibile sul cavo principale, dimensionato tra la corrente del carico e quella che celle e cavi reggono.
Viaggiare in aereo con un pacco batterie
Regole IATA per le batterie al litio di scorta portate dai passeggeri: fino a 100 Wh nel bagaglio a mano; da 100 a 160 Wh solo con l’approvazione della compagnia aerea e al massimo due; oltre 160 Wh solo come merce pericolosa. Le batterie di scorta non vanno mai in stiva, e le compagnie possono essere più restrittive. Possono volare solo batterie di un tipo collaudato secondo UN 38.3, e un pacco autocostruito di solito non lo è; copri i terminali con nastro isolante o cappucci.
Domande frequenti
Quante celle 18650 servono per 12 V?
Tre in serie (3S): 10,8–11,1 V nominali e 12,6 V a piena carica. Se la tensione deve restare sopra i 12 V per quasi tutta la scarica, usane quattro (4S, 14,4 V nominali, 16,8 V a piena carica) con un regolatore. Aggiungi celle in parallelo per avere più capacità.
E per 24 V o 36 V?
I dispositivi a 24 V di solito usano 7S (25,2 V nominali, 29,4 V a piena carica); i pacchi da 36 V delle bici elettriche sono 10S (36 V nominali, 42 V a piena carica). Con le LiFePO4, 4S dà 12,8 V e 8S 25,6 V.
Come si calcolano i Wh?
Moltiplica la tensione nominale per la capacità in Ah. Un pacco 4S2P di celle da 3 Ah fa 14,4 V × 6 Ah = 86,4 Wh, cioè otto celle da 10,8 Wh ciascuna.
Che BMS mi serve?
Uno per lo stesso numero di gruppi in serie e la stessa chimica (un BMS 4S Li-ion per un pacco 4S Li-ion), con una corrente continua nominale superiore al tuo carico massimo. Un BMS con bilanciamento mantiene i gruppi alla stessa tensione.
Posso mescolare celle di capacità diverse?
No. In serie la cella più piccola si scarica per prima e decide la capacità di tutto il pacco; in parallelo celle di tipo o età diversi si dividono male la corrente. Usa celle dello stesso modello, meglio se dello stesso lotto.
18650 o 21700?
Una cella 21700 misura 21 × 70 mm invece di 18 × 65 mm: 4000–5000 mAh invece di 3000–3500, con circa il 45 % di massa in più. Lo stesso pacco richiede meno celle e meno saldature.
Perché la tensione scende sotto carico?
Ogni cella ha una piccola resistenza interna: ad alta corrente la tensione cala, e risale a riposo. La fine scarica arriva quindi prima, e la capacità che ottieni ad alta corrente, e al freddo, è inferiore a quella nominale.