Como funcionam série e paralelo
Células em série (S) somam suas tensões; células em paralelo (P) somam capacidade e corrente. Um pack 4S2P tem quatro grupos em série, cada um formado por duas células em paralelo: oito células no total.
V = S × V_célula Ah = P × Ah_célula Wh = V × Ah I_max = P × I_max,célula
Exemplo com células Samsung 30Q (3.000 mAh, 15 A): 4S2P dá 4 × 3,6 = 14,4 V nominais, 16,8 V com carga completa e 10 V no corte de 2,5 V, 2 × 3 = 6 Ah, 14,4 × 6 = 86,4 Wh e até 2 × 15 = 30 A.
Configurações comuns
| Série | Nominal (3,6–3,7 V por célula) | Carga completa (4,2 V por célula) | Nome comum |
|---|---|---|---|
| 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 |
Células Li-ion: 3,6–3,7 V nominais e 4,2 V com carga completa. O corte fica entre 2,5 e 3,0 V por célula, conforme o modelo; células LiFePO4 têm 3,2 V nominais e 3,6–3,65 V com carga completa.
BMS, carregador e fusível
O BMS (sistema de gerenciamento de bateria) monitora cada grupo em série e desconecta o pack em caso de sobrecarga, sobredescarga, sobrecorrente e curto-circuito. Escolha um para o mesmo número de grupos em série e a mesma química, com corrente nominal acima da corrente máxima da sua carga. O carregador deve ser CC/CV, ajustado em S × 4,2 V (S × 3,6–3,65 V para LiFePO4). Coloque um fusível no cabo principal, dimensionado entre a corrente da carga e o que as células e os cabos aguentam.
Viajar de avião com um pack de baterias
Regras da IATA para baterias de íon-lítio sobressalentes levadas por passageiros: até 100 Wh na bagagem de mão; de 100 a 160 Wh só com aprovação da companhia aérea e no máximo duas; acima de 160 Wh só como carga de artigos perigosos. Baterias sobressalentes nunca vão na bagagem despachada, e as companhias aéreas podem ser mais rígidas. Só podem viajar baterias de um tipo testado conforme a UN 38.3, e um pack feito em casa normalmente não é; cubra os terminais com fita ou capas.
Perguntas frequentes
Quantas células 18650 para 12 V?
Três em série (3S): 10,8–11,1 V nominais e 12,6 V com carga completa. Se a tensão precisa ficar acima de 12 V durante quase toda a descarga, use quatro (4S, 14,4 V nominais, 16,8 V com carga completa) com um regulador. Adicione células em paralelo para ter mais capacidade.
E para 24 V ou 36 V?
Aparelhos de 24 V costumam usar 7S (25,2 V nominais, 29,4 V com carga completa); os packs de 36 V de bicicletas elétricas são 10S (36 V nominais, 42 V com carga completa). Com LiFePO4, 4S dá 12,8 V e 8S, 25,6 V.
Como calcular os Wh?
Multiplique a tensão nominal pela capacidade em Ah. Um pack 4S2P de células de 3 Ah tem 14,4 V × 6 Ah = 86,4 Wh, o mesmo que oito células de 10,8 Wh cada.
Qual BMS usar?
Um para o mesmo número de grupos em série e a mesma química (um BMS 4S Li-ion para um pack 4S Li-ion), que aguente em regime contínuo mais corrente do que a máxima da sua carga. Um BMS com balanceamento mantém os grupos na mesma tensão.
Posso misturar células de capacidades diferentes?
Não. Em série, a célula de menor capacidade se esgota primeiro e define a capacidade do pack inteiro; em paralelo, células de tipo ou idade diferentes dividem mal a corrente. Use células do mesmo modelo, de preferência do mesmo lote.
18650 ou 21700?
Uma célula 21700 mede 21 × 70 mm em vez de 18 × 65 mm: 4.000–5.000 mAh em vez de 3.000–3.500, com cerca de 45% a mais de peso. O mesmo pack precisa de menos células e menos soldas.
Por que a tensão cai sob carga?
Toda célula tem uma pequena resistência interna: com corrente alta a tensão cai, e se recupera em repouso. Assim o corte chega mais cedo, e a capacidade que você obtém com corrente alta, e no frio, é menor que a nominal.