Pillerin seri ve paralel bağlanması durumunda batarya oluşur. Bu bataryalar farklı cihazlar için güç kaynağı görevi görmekle beraber, doğru gerilim değerlerini ve çalışma süresini belirlemek bataryanın tasarımıyla doğrudan alakalıdır. Batarya tasarımlarında en önemli iki husus bataryanın güvenli olması ve gerekli değerleri sağlayabiliyor olmasıdır. Dolayısıyla pillerin seri ve paralel bağlantısını bilmek ve doğru hesaplayabilmek önemlidir.
Bu içeriğimizde seri ve paralel bağlantı hakkında detaylı bilgi sahibi olabilir ve doğru batarya üretim sürecini yönetebilirsiniz.
Pillerin Seri Bağlanması
Pillerin seri bağlanması batarya grubunun gerilim değerinin artmasını sağlar. Örneğin; bir pil hücresi 3.7V 1000mAh ise ve 4 adet seri pil bağlantısı yapılırsa 3.7V x 4 = 14.8V toplam batarya gerilimi elde edilir. Kapasite (mAh) değeri ise 1000mAh olarak kalacaktır. Dolayısıyla, oluşan batarya 14.8V 1000mAh değerlerine sahip olacaktır.
Seri bağlantı sürecinde, piller birbirinin ters kutbuna bağlanır. Şöyle ki; 1. pilin + kutbu ikinci pilin – kutbuna, ikinci pilin + kutbu üçüncü pilin eksi kutbuna, üçüncü pilin + kutbu dördüncü pilin – kutbuna bağlanır. Böylece 1. pilin – kutbu ile 4. pilin + kutbu arasında 14.8V potansiyel fark oluşur.
Bu durumu şematik gösterim ile aşağıdaki şekilde ifade edebiliriz.
Yanlış düşüncelerden bir tanesi ise seri bağlantı sonucunda sadece gerilimin artacağı ve seri bağlantının kapasite değerine bir etkisi olmayacağıdır. Ancak bu durum doğru bir yaklaşım değildir. Kapasite birimi Wh cinsinden olabileceği için nominal gerilim değerinin artması doğrudan kapasitenin de artmasını sağlayacaktır.
Pillerin Paralel Bağlanması
Pillerin paralel bağlanması kapasite değerinin artmasını sağlar. Örneğin; 3.7V 1000mAh 4 adet pili birbirine paralel olarak bağlarsanız; 4 x 1000mAh = 4000mAh batarya elde etmiş olursunuz. Bu bağlantı sonucunda sadece paralel bağlantı yapıldığı için gerilim değerinde farklılık olmaz ve toplam 3.7V 4000mAh bir batarya paketi oluşturulmuş olur.
Bu bağlantı türünü şematik gösterim ile aşağıdaki şekilde ifade edebiliriz.
Yanlış ifadelerden bir tanesi ise kapasite birimi ile akım biriminin birbirine karıştırılmasıdır. Örneğin bu batarya için 3.7 Volt 4000 miliamper (mA) ifadesini kullanmak yanlıştır. Bunun yerine; 3.7 Volt 4000 miliampersaat (mAh) birimi kullanılmalıdır.
Pillerin Seri ve Paralel Bağlanması
Pillerin seri ve paralel bağlantısının nasıl gerçekleştiğini ifade etmiş olduk. Bu bağlantı türleri karma olarak da kullanılabilir. Örneğin; 4 Seri, 2 Paralel bir batarya grubu oluşturulabilir. Böylece hem istenilen gerilim değeri elde edilmiş olur, hem de kapasite değerinde artış sağlanabilir.
Bu duruma örnek olması için 3.7V 1000mAh bir pilin, 4 seri, 2 paralel olarak bağlanması sonucunda oluşacak bataryanın değerlerini hesaplayalım.
- 4 Seri için; 4 x 3.7V = 14.4V gerilim (nominal) elde edilir.
- 2 Paralel bağlantı için; 2 x 1000mAh = 2000mAh kapasite değeri elde edilir.
Bunun sonucunda oluşan batarya değeri 14.4V 2000mAh olacaktır. Bu bağlantı şeklini de aşağıdaki şematik gösterimden inceleyebilirsiniz.
Bataryalarda Seri ve Paralel Bağlantı Nasıl Yapılır?
Bataryalarda seri ve paralel bağlantı yapmanın pek çok yolu vardır. Bunlardan en sık kullanılanı ise pilleri birbirine bağlarken nikel bağlantı telleri kullanmak ve bu telleri pillere punta kaynak metodu ile kaynaklamaktır. Bunun yanı sıra bağlantı yapmanın farklı metodları da bulunmaktadır. Örneğin; pillerin bağlantıları için pil yuvaları kullanmak, wire bonding metodu ile bağlantı sağlama doğrudan PCB üzerine lehimleme (iğne ayak uçlar ile) metodları ile seri paralel bağlantı yapılabilir. Örneğin; 18650 pil kutuplarına iğne ayak puntalayarak doğrudan PCB üzerine lehimlenebilir.
Yapılan en büyük hatalar arasında ise pillere doğrudan lehim yapmaktır. Bu durum güvenlik açısından riskli olmakla beraber pilin sağlığı açısından da negatif etki yaratacaktır.
Piller Neden Lehimlenmemelidir?
Amatör kullanıcılar arasında yaygın bir metot olan pilleri lehimleme yöntemi pillerin yanmasına/patlamasına yol açabilir. Ayrıca pillerin yüksek sıcaklığa uzun süre maruz kalması sonucunda pillerin ömürleri azalabilir.
Pillere kablo lehimlenmesi gereken durumlar olabilir. Böyle bir durumda pillerin üzerine nikel teller puntalanır ve bu nikel tellere lehim yapılır. Böylece doğrudan lehimleme işlemi pil üzerinden yapılmamış olur. Ayrıca iğne ayak adı verilen nikel levhalar lehimlenerek doğrudan PCB üzerine lehim yöntemiyle montaj sağlanabilir.
Batarya Seri Paralel Bağlantı Testi
İçeriğimizde belirttiğimiz bilgilerin öncülüğünde aşağıda paylaşmış olduğumuz batarya örneklerinin kaç seri, kaç paralel olduğunu cevaplayabilirsiniz.
#1 – Kolay: Aşağıdaki fotoğraftaki bataryanın nikel bağlantını göz önünde bulundurarak kaç seri kaç paralel olduğunu bulun.
Cevap: 6S 2P
#2 – Kolay: Aşağıdaki bataryada kullanılan her bir hücre 3.7V ve 2.6Ah ise batarya kaç seri kaç paraleldir? (Etiket bilgileri göz önünde bulundurulmalıdır.)
Cevap: 4S 1P
#3 – Kolay: Aşağıdaki fotoğraftaki bataryanın nikel bağlantılarını göz önünde bulundurarak kaç seri kaç paralel olduğunu bulun.
Cevap: 13S 6P
#4 – Orta: Aşağıdaki bataryada kullanılan her bir hücre 3.6V ve 3Ah ise batarya kaç seri kaç paraleldir? (Etiket bilgileri göz önünde bulundurulmalıdır – 42V şarj voltajıdır.)
Cevap: 10S 2P
#5 – Orta: Aşağıdaki fotoğraftaki bataryanın nikel bağlantılarını göz önünde bulundurarak kaç seri kaç paralel olduğunu bulun.
Cevap: 13S 9P
#6 – Zor: Aşağıdaki fotoğraftaki bataryanın nikel bağlantılarını göz önünde bulundurarak kaç seri kaç paralel olduğunu bulun. (Her sırada iki adet hücre olduğu varsayılmaktadır.)
Cevap: 10S 3P
Tüm sorulara doğru cevap verdiyseniz teorik anlamda bataryalardaki seri ve paralel bağlantıları hakkında bilgi sahibi olduğunuzu söyleyebiliriz. Konu hakkında bilgi almak için yorum yazabilir veya bizlere [email protected] adresinden ulaşabilirsiniz.