Ligação de baterias em série ou em paralelo: configurações e riscos

Um banco de baterias pode ter a energia total adequada no papel e ainda assim falhar em operação se a fiação não for compatível com a carga. Um equívoco comum é pensar que as conexões em série e em paralelo são formas intercambiáveis de adicionar baterias. Elas alteram propriedades elétricas diferentes, e um erro pode exceder os limites de tensão dos equipamentos, sobrecarregar um BMS ou criar correntes prejudiciais entre as baterias.

## O que muda nas conexões em série e em paralelo

Em uma conexão em série, o terminal positivo de uma bateria é conectado ao terminal negativo da bateria seguinte. As tensões das baterias se somam, enquanto a capacidade em ampère-hora permanece igual à de uma única bateria. Por exemplo, duas baterias LiFePO4 de 12,8 V nominais e 100 Ah em série formam um banco de 25,6 V nominais e 100 Ah, ou cerca de 2,56 kWh antes de considerar a profundidade de descarga (DoD) utilizável e as perdas do sistema.

Em uma conexão em paralelo, todos os terminais positivos são conectados entre si, assim como todos os terminais negativos. A tensão permanece igual, enquanto as capacidades em ampère-hora se somam. Duas baterias de 12,8 V nominais e 100 Ah em paralelo formam um banco de 12,8 V nominais e 200 Ah, também com cerca de 2,56 kWh nominais. A mesma energia não significa compatibilidade igual: o inversor, o carregador, o BMS, os cabos e as proteções devem suportar a tensão e a corrente escolhidas.

Comparação rápida: a conexão em série aumenta a tensão e mantém a classificação em Ah de uma bateria; a conexão em paralelo mantém a tensão e aumenta a classificação em Ah. Uma carga de 24 V geralmente precisa de um banco em série montado com baterias compatíveis da classe de 12 V, enquanto uma carga de 12 V que exige mais tempo de autonomia pode usar um banco em paralelo. Confirme a faixa real de tensão de operação, e não apenas o valor nominal indicado no rótulo.

## Como escolher uma configuração

Comece pelas especificações dos equipamentos. Verifique a faixa de entrada CC, a corrente contínua e de pico, o perfil de tensão de carga e o limite de corte por baixa tensão. Em seguida, estime a carga: a corrente em ampères é aproximadamente a potência em watts dividida pela tensão do banco, antes de considerar as perdas do inversor. Com 1.200 W, um banco de 12,8 V consome cerca de 94 A em condições ideais; um banco de 25,6 V consome cerca de 47 A. Uma tensão mais alta pode reduzir a corrente e as perdas nos cabos para a mesma potência, mas somente se os equipamentos forem projetados para isso.

Faça estas verificações antes de dimensionar o banco:

- Compatibilize a tensão do banco com o inversor, o carregador e as cargas CC.

- Dimensione a capacidade de acordo com a demanda de energia, a DoD permitida, a temperatura e o tempo de autonomia necessário.

- Verifique se as classificações de corrente contínua e de pico do BMS são adequadas à carga e às fontes de carregamento.

- Confirme se o fabricante da bateria permite a quantidade prevista de unidades em série ou em paralelo.

- Inclua fusíveis ou disjuntores, chaves seccionadoras e condutores dimensionados para a corrente de falha potencial.

## Riscos e práticas de instalação

Em bancos em série, as baterias devem ser do mesmo modelo e ter química, capacidade, idade e estado de saúde (SOH) compatíveis. Os estados de carga (SOC) devem ser equilibrados antes da conexão. Uma unidade fraca ou desequilibrada pode atingir seu limite de tensão superior ou inferior antes das demais, fazendo com que o BMS desconecte a série. Não presuma que todas as baterias LiFePO4 permitem operação em série; alguns projetos de BMS interno a proíbem ou limitam a quantidade de unidades.

Em bancos em paralelo, pequenas diferenças de tensão podem causar uma corrente de equalização elevada quando as baterias são conectadas. Primeiro, ajuste as unidades à tensão ou ao SOC especificado pelo fabricante e siga a sequência de conexão indicada. Use proteção de ramal devidamente dimensionada para cada bateria e uma disposição que favoreça a divisão da corrente, como cabos de igual comprimento conectados a barramentos comuns. O desligamento do BMS de uma bateria pode transferir a carga abruptamente para as baterias restantes.

Evite misturar em um mesmo banco baterias com diferentes capacidades, químicas, limites de BMS ou níveis de desgaste. Nunca coloque baterias em paralelo usando um caminho subdimensionado que conecte apenas os terminais de uma unidade, e nunca trate o BMS como substituto de uma proteção externa contra sobrecorrente corretamente dimensionada. Siga a documentação da bateria e os códigos de instalação aplicáveis; quando exigido, o trabalho deve ser realizado por profissionais qualificados.

## Verifique o sistema completo, não apenas a fiação

Uma comparação para uma carga CC moderada de 1,2 kW ilustra essa compensação. Com uma bateria de 12,8 V e 100 Ah, a corrente ideal é de cerca de 94 A e a energia nominal é de 1,28 kWh. Com duas baterias desse tipo em série, o banco de 25,6 V e 100 Ah fornece cerca de 47 A e 2,56 kWh nominais. Com duas em paralelo, o banco de 12,8 V e 200 Ah fornece cerca de 94 A no total e 2,56 kWh nominais, idealmente divididos em cerca de 47 A por bateria. A corrente real e o tempo de autonomia variam conforme as perdas de conversão, a temperatura, a queda de tensão, o SOC e os limites do BMS.

Antes do comissionamento, confirme se as configurações do carregador correspondem exatamente à bateria LiFePO4 e à tensão do banco, verifique a polaridade e o torque de aperto conforme as instruções do fabricante e confirme que os dispositivos de proteção interrompem a corrente CC com segurança. Em sistemas de telecom, UPS, energia solar, aplicações marítimas e de tração, verifique também o ciclo de trabalho, as cargas de surto, as condições ambientais e o acesso para manutenção. A UN38.3 trata de ensaios de transporte; IEC 62619 e UL 1973 são normas de segurança relevantes para determinadas aplicações industriais e estacionárias de baterias. Os requisitos de certificação dependem do produto e do mercado.

## Conclusão

Escolha a conexão em série quando o sistema exigir tensão mais alta e a conexão em paralelo quando precisar de mais capacidade na mesma tensão. Em ambos os casos, verifique as configurações aprovadas pelo fabricante, a compatibilidade entre as baterias, os limites do BMS, os ajustes de carga e as proteções antes de conectar o banco. Para dimensionamento específico para cada aplicação ou uma configuração documentada, a Newbeebattery pode ser sua parceira OEM/ODM para packs de baterias personalizados.