Батареи разных брендов и возраста в одной сборке: можно ли соединять параллельно
Короткий ответ: батареи одной модели и серии с близким возрастом соединять можно по инструкции производителя; батареи разных производителей или сильно разного возраста — как правило, нельзя. Они делят ток неравномерно, их BMS не знают друг о друге, а инвертор получает противоречивые данные. Ниже — расчёт на примере и список вопросов, которые нужно закрыть до покупки второго модуля.
Откуда вопрос
Типичная ситуация: купили накопитель два года назад, хватает на вечер, хочется добавить ёмкость. Прежняя модель уже не выпускается, а на рынке есть другие, иногда дешевле. Возникает мысль подключить новую батарею рядом со старой. Технически параллельное соединение — это просто соединение клемм с одним знаком, но жизнь системы после этого определяют детали, которые видны только в расчёте.
Как делится ток между двумя батареями
При параллельном соединении напряжение на обеих батареях одинаково, а ток делится обратно пропорционально внутреннему сопротивлению: чем оно ниже, тем больше тока проходит через батарею. Внутреннее сопротивление у новой батареи ниже, чем у отработавшей несколько лет, и у разных конструкций оно разное.
Пример с условными числами. Две батареи, внутреннее сопротивление 15 мОм (новая) и 25 мОм (старая). Общий ток разряда 100 А. Доля новой батареи: 100 × 25 ÷ (15 + 25) = 62,5 А, старой — 37,5 А. То есть новая работает с нагрузкой на 25 А выше, чем должна была бы при равномерном распределении. Она нагревается сильнее, быстрее расходует ресурс, и в итоге уравнивание сопротивлений происходит за счёт ускоренного старения новой батареи. А её паспортный предел тока, допустим, 100 А, и при пиковой нагрузке 160 А она окажется ближе к границе, чем старая.
Что ещё не совпадает
| Параметр | Чем грозит различие |
|---|---|
| Внутреннее сопротивление | Неравные токи, нагрев, ускоренное старение более «сильной» батареи |
| Ёмкость (А·ч) | Меньшая батарея раньше достигает границы заряда или разряда; ёмкость системы определяется ей |
| Кривая напряжения и пороги BMS | BMS одной батареи отключит её по своему порогу, остальные не поймут причину и получат резкий скачок тока |
| Протокол связи | Инвертор «видит» одну батарею-мастер, остальные неподконтрольны; данные о заряде и токах искажены |
| Максимальный ток заряда и разряда | Допустимый ток системы определяется самой слабой батареей, но инвертор об этом не знает |
| Состояние здоровья (SOH) | Новая батарея подтягивает показания, старая тянет вниз; BMS не согласуют оценку SOC |
Каждое из этих различий можно в теории компенсировать, но на практике они накладываются друг на друга. Подробнее о том, как BMS и инвертор разделяют ответственность, — в статье «EMS и BMS: кто чем управляет», а о протоколах — в материале про CAN и RS485.
Бросок тока при подключении
Если подключить батарею, напряжение которой отличается от напряжения уже работающей, возникнет выравнивающий ток: он ограничен только сопротивлением цепи. Для условных батарей по 15 и 25 мОм (суммарно 40 мОм) разница в 1 В даёт 25 А, разница в 3 В — уже 75 А. Для кабеля и клемм это тяжёлый режим, а для батареи — нагрузка на ячейки. Поэтому производители требуют перед соединением довести напряжение батарей до близких значений, а допустимую разницу задают в документации. Для высоковольтных систем выравнивание и подключение делает специалист, иногда с предзарядным устройством.
Гарантия важнее экономии
Большинство производителей разрешает параллельную работу только своих модулей определённой серии и в пределах заданного числа. Самовольное соединение разных батарей, как правило, лишает гарантии на обе. Если вы сэкономили на втором модуле, а потеряли гарантию на первый, расчёт может оказаться отрицательным.
Когда соединение допустимо
- Батареи одной модели, одной серии, поддерживающей параллельную работу, и их число не превышает указанное в руководстве.
- Возраст отличается не слишком сильно. Многие производители указывают предел разницы по времени выпуска или по циклам; если указаний нет, чем меньше разница, тем лучше.
- Напряжения выровнены перед подключением по процедуре из паспорта.
- Инвертор и BMS поддерживают работу нескольких модулей со связью (мастер-подчинённый режим).
Если нужно именно нарастить ёмкость, смотрите разбор «Наращивание накопителя: когда добавлять второй модуль»: в нём описано, как планировать расширение заранее. Вопросы размера и перегрузки инвертора по току собраны в материале о выборе гибридного инвертора.
Альтернативы смешиванию
- Заказать у поставщика ту же серию и уточнить совместимость с партией вашей первой батареи.
- Заменить обе батареи на новые одной модели, а старую использовать отдельно, например для резерва маломощной нагрузки через отдельный инвертор.
- Поставить второй независимый накопитель со своим инвертором: удвоение оборудования, зато без ограничений совместимости.
- Продать старую батарею и купить комплект нужной ёмкости: иногда это дешевле, чем разбираться с совместимостью.
Как убедиться, что две батареи работают ровно
Если вы соединили две батареи одной серии, проверьте работу по нескольким признакам. Сравните токи каждой: в приложении BMS или по показаниям шунта они должны отличаться незначительно, а не в разы. Сравните температуры корпусов под нагрузкой: заметный перекос означает неравное распределение тока. Сравните напряжение каждой батареи в покое после зарядки до 100 %: оно должно совпадать с разницей в десятки милливольт. Следите, чтобы процент заряда обеих менялся одинаково. Если признаки расходятся и не улучшаются после полной зарядки и выравнивания, возможна проблема соединения или различие характеристик. Обратитесь к производителю и не продолжайте эксплуатацию на предельных токах.
Кабели одинаковой длины
Ещё одна причина неравных токов — разная длина силовых кабелей. Если одна батарея подключена коротким кабелем, а другая длинным, то сопротивление кабеля прибавляется к внутреннему, и ток смещается в сторону ближней батареи. Для двух модулей одной серии монтажник соединяет их кабелями одинаковой длины и сечения либо использует общую шину. Эта деталь важнее, чем кажется, и её легко упустить.
Частые вопросы
Можно ли соединить 100 А·ч и 200 А·ч батареи одной серии?
Иногда да, если производитель допускает это в документации. Большая батарея будет делить ток пропорционально ёмкости, и проблемы возникают при разном состоянии здоровья. Всё равно проверьте в паспорте.
Что значит, что батарея «не видна» инвертору?
Инвертор получает данные только от главной батареи в шине связи. Если вторая не подключена по протоколу, он не знает её заряда и ограничений, а действует по данным мастера.
А если батареи одинаковые, но куплены в разное время?
Это лучший вариант из возможных, но и здесь учитывайте разницу в возрасте и циклах. Часто достаточно синхронизировать заряд до 100 % перед подключением.
Короткий вывод
Смешивать батареи разных производителей не стоит: ток делится неравномерно, BMS не согласованы, гарантия под угрозой. С батареями одной серии параллельная работа возможна по инструкции и с выравниванием напряжения. Если планируете расширение, закладывайте его в проект сразу, как описано в подборе системы.