把电瓶串联和并联上去使用,这听上去似乎很简单,而且,遵守一些简单的规则,就可以防止何必要的问题。
在电瓶组中是把多个电板串联上去,得到所须要的工作电流。假如所须要的是更高的容量和更大的电压,那就应当把电瓶并联上去。另外还有一些电瓶组,把串联和并联这两种方式结合上去。一个膝上型笔记本的电瓶有可能是把四节3.6V锂离子电瓶串联上去,总电流达到14.4V;之后,再把两组串联在一起的电瓶并联上去,这样,电瓶组的总电量就可以从2000毫安时提升到4000毫安时。这些接法亦称“四串两并”,它的意思是:把两组由四省电池串联在一起的电瓶组并联上去。
在腕表、备份用的储存器和蜂窝电话里通常使用一省电池。一节镍基电瓶的标称电流是1.2V,酸性电瓶是1.5V,氧化银电瓶是1.6V,镍镉性电瓶是2V,锂电池是3V,而锂离子电瓶的标称电流则是3.6V。使用锂离子聚合物和其他类型的锂电池,它的额定电流通常为3.7V。假如要想得到像11.1V这些不常见的电流,就得把三节这些电瓶串联在一起。随着现代微电子技术的发展,我们早已可以用一节3.6V的锂离子电板,为蜂窝电话和低帧率的便携通信产品供电。在上世纪六十年代,在亮度计中广泛使用的汞电板,出于环境保护方面的考虑,现在早已完全退出市场。
镍基电瓶的标称电流为1.2V或1.25V。它们之间,不仅市场偏好之外,没有任何差异。大部份的商用电板,每省电池的电流为1.2V;工业电板、航空电板和军用电板,每省电池的电流仍是1.25V。
串联
须要高电量的便携设备,通常是由两节或更多省电池串联上去的电瓶组供电。假如使用高电流的电瓶,导体和开关的规格可以做得很小。中等价钱的工业电动工具通常使用电流为12V至19.2V的电瓶供电;而中级电动工具使用电流为24V至36V的电瓶,以获得更大的电力。车辆工业最终把启动器的打火电瓶电流从12V(实际上是14V)提升到36V,甚至是42V。这种电瓶组是由18节串联上去镍镉性电瓶组成。在初期的混和型车辆中,拿来供电的电瓶组,电流为148V。比较新的车型所使用的电瓶组,电流高达450V至500V,大部份是镍基物理电板。一个电流为480V的镍金属氢电瓶组是由400节镍金属氢电瓶串联而成。有一些混和型车辆也用镍镉性电瓶做过试验。
42V的车辆用电瓶价钱高昂电瓶串联和并联图解,但是,比起12V电板,它在开关上会形成更多的电弧。使用高电流电瓶组所带来的另一个问题,就是有可能碰到电瓶组里的某一省电池失效的情况。这如同一个链条,串联在一起的电瓶越多,出现此类情况的概率就越高。只要一省电池有问题,它的电流都会增加。到最后,一节“断开”的电瓶可能会中断电压的输送。而要更换“坏”电池也绝非易事,由于新老电瓶是互不匹配的。通常说来,新电瓶的容量要比老电瓶的高得多。
我们来看一个电板组的实例,第三省电池仅形成0.6V的电流,而不是正常的1.2V(图1)。随着工作电流的增长,它比正常电瓶组更快地达到放电结束的临界点,同时,它的使用时间也随之减短。一旦设备因电流过高而切断电源,其余三节依旧完好的电瓶就不能把所储存的电量送下来了。这时,第三省电池还呈现很大的电阻,若果此时还带有负载,这么,将会造成整个电板链的输出电流将大幅度下滑。在一组串行电瓶中,一节性能差的电瓶,如同是一个挡住水管的盖子,会形成巨大的阻力,制止电压流过去。第三省电池也会漏电,这将使终端的电流增加至3.6V,或则,使电瓶组链路断掉并切断电压。一个电板组的性能是取决于电瓶组里最差的那块电板的性能。
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并联
为了得到更多的电量,可以把两个或则更多个电板并联上去。不仅把电瓶并联上去,另一个办法是使用规格更大的电瓶。因为遭到可以选用的电瓶的限制,这个办法并不适用于所有情况。据悉,大规格的电瓶也不适宜弄成专用电瓶所须要的外型尺寸。大部份的物理电瓶都可以并联使用,而锂离子电瓶最适宜并联使用。由四省电池并联而成的电瓶组,电流保持为1.2V,而电压和运行时间则减小到四倍。
与电瓶串联相比,在电瓶并联电路中,高阻抗或“开路”电池的影响较小,而且,并联电瓶组会降低负载能力,并减短运行时间。这就好比一个底盘只启动了三个气缸。电路漏电所导致的破坏会更大,这是由于,在漏电时,出现故障的电瓶会迅速地用尽其他电瓶里的电量,并导致火警(图2)。
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串并联
使用串并联这些联接方式时,在设计上很灵活电瓶串联和并联图解,可以用标准的电瓶规格达到所须要的额定电流和电压(图3)。应该注意:总功率不会由于电瓶的不同联接方式而改变。功率等于电流乘电压。
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对锂离子电瓶而言,串并联的联接方式很常见。最常用的一种电瓶组是18650(半径为18mm,宽度为650mm)。它带有保护电路,才能监视串联在一起的每一省电池,因而,它的最大实际电流为14.4V。这个保护电路也可以用于监视并联在一起的每一省电池的状态。
家用电瓶
后面所提到的电瓶串联和并联的联接方式,针对的是可充电电瓶组,这种电瓶组里的电瓶都是永久性地钎焊在一起的。不仅把几个电板装进安装电瓶的电瓶室、串联上去之外,里面讲的这些规则也适用于家用电瓶。在把几个电板串联上去使用时,必须依照下边的基本要求:
●保持电瓶的联接点的洁净。把四省电池串联上去使用时,共有八个联接点(电瓶到电瓶室的联接点,电瓶室到下一省电池的联接点)。每位联接点都存在一定的内阻,假如降低联接点,有可能会影响整个电瓶组的性能。
●不要混用电瓶。当电瓶的电量不足时,更换所有的电瓶。在串联使用时,要用同一种类型的电瓶。
●不要对不可充电型电瓶进行充电。对不可充电池进行充电时,会形成氢,有可能会导致爆燃。
●要注意电瓶的极性。假如有一省电池的极性装反了,还会降低整串电瓶的电流,而不是降低电流。
●把早已完全放完电的电瓶从暂停使用的设备中取出。旧电瓶比较容易出现泄露和腐蚀的情况。酸性电瓶相对于碳锌电瓶而言,问题不这么严重。
●不要把电瓶都置于一个袋子里,这样可能会出现漏电。电瓶漏电会造成发热,并引起火警。请把废弃的电瓶置于小塑胶袋里,与外界绝缘。
●类似于酸性电瓶的原电瓶组可以跳入普通的垃圾桶内。并且最好是把用过了的电瓶送去再生循环处理。