¿Cuál es la diferencia entre baterías en serie y en paralelo?

Las baterías en serie y en paralelo se conectan de forma diferente para lograr requisitos específicos de voltaje, capacidad y corriente. Las conexiones en serie aumentan la tensión de la batería, mientras que las conexiones en paralelo aumentan la capacidad y la corriente disponible sin cambiar el voltaje nominal.

Comprender estas diferencias es esencial al diseñar paquetes de baterías de litio para dispositivos médicos, equipos industriales, electrónica portátil y otras aplicaciones. La configuración correcta depende de los requisitos eléctricos de tu dispositivo, el tiempo de funcionamiento esperado y el sistema de gestión de baterías.

¿Qué ocurre cuando las baterías se conectan en serie?

Una conexión en serie une el terminal positivo de una celda al terminal negativo de otra, creando un sistema de baterías de mayor voltaje.

El voltaje total es igual a la suma de los voltajes individuales de las celdas, mientras que la capacidad en amperios-hora (Ah) permanece sin cambios.

Por ejemplo, conectar cuatro pilas idénticas de iones de litio de 3,7V y 2500mAh en serie produce:

• Voltaje nominal: 14,8V
• Capacidad: 2500mAh
• Configuración: 4S1P
• Energía nominal: 37Wh

Las conexiones en serie se utilizan comúnmente cuando los dispositivos electrónicos requieren voltajes de funcionamiento más altos que los que puede proporcionar una sola celda.

Sin embargo, el sistema de carga y el BMS deben soportar la configuración completa en serie.

¿Qué ocurre cuando las baterías están conectadas en paralelo?

Una conexión paralela une los terminales positivos de las celdas y conecta sus terminales negativos entre sí.

A diferencia de las conexiones en serie, las configuraciones en paralelo mantienen el mismo voltaje nominal mientras aumentan la capacidad total.

Por ejemplo, cuatro celdas idénticas de 3,7V y 2500mAh conectadas en paralelo producen:

• Voltaje nominal: 3,7V
• Capacidad: 10.000 mAh
• Configuración: 1S4P
• Energía nominal: 37Wh

Las conexiones en paralelo pueden alargar el tiempo de funcionamiento y aumentar la corriente de descarga disponible, siempre que las celdas, el cableado y el sistema de protección estén diseñados adecuadamente.

Para aplicaciones que requieren mayor tiempo de operación, consulte la guía de GLOFLUX paracalculando el tiempo de funcionamiento de la batería a partir de Ah y Wh.

¿Cuáles son las principales diferencias entre las baterías en serie y las en paralelo?

Las principales diferencias se refieren a voltaje, capacidad, distribución de corriente y requisitos de gestión de baterías.

La siguiente tabla compara las dos configuraciones.

Ambas configuraciones aumentan la energía total almacenada cuando se añaden celdas idénticas adicionales.

La diferencia está en cómo se entrega esa energía al equipo conectado.

¿Se pueden conectar las baterías tanto en serie como en paralelo?

Sí. Muchos paquetes de baterías de litio combinan conexiones en serie y en paralelo para lograr el voltaje y la capacidad necesarios simultáneamente.

Por ejemplo, un paquete de baterías 4S2P contiene ocho celdas organizadas en cuatro grupos de serie, con dos celdas conectadas en paralelo dentro de cada grupo.

Utilizando celdas de 3,7V y 2500mAh, las especificaciones resultantes son:

La combinación adecuada depende del voltaje de funcionamiento del dispositivo, el consumo de energía, el espacio disponible de instalación y el tiempo de funcionamiento esperado.

Antes de elegir una configuración, determina la capacidad requerida usando nuestroGuía de cálculo de la capacidad de la batería.

¿Qué configuración ofrece más autonomía de la batería?

El tiempo de funcionamiento de la batería depende principalmente de la energía almacenada utilizable y del consumo real de energía, más que solo de la disposición en serie o en paralelo.

Consideremos dos paquetes de baterías que contienen cuatro pilas idénticas de 3,7V y 2500mAh.

Una configuración 4S1P entrega 14,8V y 2,5Ah, mientras que una configuración 1S4P entrega 3,7V y 10Ah.

Ambos proporcionan aproximadamente 37Wh de energía nominal.

Bajo condiciones de carga equivalentes, sus tiempos teóricos de funcionamiento son similares. El tiempo de funcionamiento real puede diferir debido a la eficiencia de conversión de voltaje, la corriente de descarga, la temperatura y los límites de protección de la batería.

Por lo tanto, comparar el tiempo de funcionamiento de la batería solo con Ah puede ser engañoso cuando los voltajes del paquete difieren.

¿Las baterías en serie y en paralelo necesitan diseños BMS diferentes?

Sí. El sistema de gestión de la batería debe coincidir con la química de la batería, el número de series, los requisitos de carga y la corriente de funcionamiento esperada.

Los paquetes de baterías de litio conectados en serie generalmente requieren la monitorización de grupos de series individuales. El balanceo de celdas también puede ser necesario para gestionar diferencias entre grupos.

Las celdas conectadas en paralelo funcionan aproximadamente al mismo voltaje, pero el compartir corriente, la adaptación de celdas y la protección adecuada siguen siendo esenciales.

Para más información, leaCómo elegir el BMS adecuado para un paquete de baterías de litio.

¿Qué deberías tener en cuenta antes de elegir una configuración de batería?

La configuración correcta requiere más que seleccionar un voltaje o capacidad adecuados.

Los ingenieros deben evaluar los requisitos de corriente continua y máxima del dispositivo, la química de la batería, el voltaje de carga, el rango de temperatura, las dimensiones mecánicas y los estándares de seguridad aplicables.

Las celdas también deben estar adecuadamente emparejadas. Combinar celdas incompatibles puede causar un reparto desigual de corriente, un calentamiento excesivo o un fallo prematuro de la batería.

GLOFLUX proporcionaSoluciones personalizadas de baterías de litiopara aplicaciones OEM, incluyendo selección de celdas, configuración serie-paralelo, integración BMS, personalización de conectores y desarrollo de baterías de baterías.

Preguntas frecuentes

¿Puedo conectar baterías de litio en serie?

Sí, siempre que las pilas sean compatibles y el sistema completo de baterías esté debidamente diseñado. El cargador, el circuito de protección y el BMS deben cumplir con la configuración en serie y las especificaciones de las celdas.

¿Conectar baterías en paralelo aumenta el voltaje?

No. Las conexiones en paralelo mantienen aproximadamente el mismo voltaje nominal mientras aumentan la capacidad total y potencialmente incrementan la corriente de descarga disponible.

¿Cuál es mejor, las baterías en serie o en paralelo?

Ninguna de las dos configuraciones es universalmente mejor. Las conexiones en serie proporcionan un voltaje más alto, mientras que las conexiones en paralelo proporcionan mayor capacidad al mismo voltaje. Muchas aplicaciones requieren una combinación de ambas.

¿Puedo conectar baterías con diferentes capacidades?

Generalmente se desaconseja mezclar celdas con diferentes capacidades, antigüedades o características eléctricas. El rendimiento desigual de las celdas puede causar desequilibrios y reducir la fiabilidad de la batería.

¿Una conexión en serie aumenta la capacidad de la batería?

Una conexión en serie aumenta el voltaje pero no la potencia Ah del pack. Sin embargo, añadir celdas idénticas en serie incrementa la energía nominal total medida en vatios-hora.

¿Puedo usar el mismo BMS para baterías en serie y en paralelo?

No necesariamente. Un BMS debe coincidir con el número de series, la química, los requisitos de corriente y las especificaciones de protección de la batería. No se debe asumir que un BMS diseñado para una configuración sea compatible con otra.