本文在简介锂动力电瓶单体串联、单体并联特点及特性基础上串联和并联的特点和区别，重点阐述了锂动力电瓶模组先串后并、先并后串拓扑结构的异同点，剖析了串并联锂动力电瓶模组应用中的问题，阐述锂动力电瓶串并联引出片和联接片的焊接操作方式。
关键词：特点、拓扑、连接
1.锂动力电瓶串并联：
锂动力电瓶在纯电动车辆、电网储能应用中，将多个锂动力电瓶单体串联以满足电流需求（单体串联，容量不变，电流叠加），将多个锂动力电瓶单体并联上去（单体并联，电流不变，容量叠加）满足容量需求，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。
（1）锂动力电瓶单体并联特点：
锂动力电瓶单体并联是指将多个锂动力电瓶单体首总理联、尾尾相联串联和并联的特点和区别，正式所有的锂动力电瓶单体的负极相连接，所有锂动力电瓶单体的正极相连接。；锂动力电瓶单体并联的特征是：电流不变，电瓶容量相乘，电阻降低，可供电时间延长。并联电流等于锂动力电瓶单体电流：即Ua=Ub=Uc=Uo；电压等于各锂动力电瓶单体电压之和，即并联可以提升总电压。即Io=Ia+Ib+Ic。
由n节锂动力电瓶单体并联的锂动力电瓶模组要达到与锂动力电瓶单体相同的充电效率，充电电压应为n个锂动力电瓶单体电压之和，在欧姆定理：I=U/R的公式下，这个设计是合理的。并且并联后的锂动力电瓶模组电阻也会起变化。
根据并联电阻公式，两个并联锂动力电瓶单体的总电阻等于两个锂动力电瓶单体电阻乘积与其电阻相乘之和的比值，并联内阻会随着并联锂动力电瓶单体数目的降低而递减。所以，锂动力电瓶单体并联充电的效率可以在电压大于n个并联锂动力电瓶单体电压之和的基础上实现。
锂动力电瓶并联的目的是为了降低容量，为此，锂动力电瓶并联充电也与锂动力电瓶单体相比具有不同的设计特征，主要彰显在充电电压设计与并联锂动力电瓶单体的一致性上。由于，一致性差的并联锂动力电瓶单体会在充电过程中出现充不进电或则过充现象，进而破坏锂动力电瓶模组的结构，影响锂动力电瓶模组的寿命。
为此，在选用并联锂动力电瓶单体时应防止将不同品牌、不同容量和不同新旧程度的锂动力电瓶单体混用。对锂动力电瓶单体一致性的内在要求是：锂动力电瓶单体电流差≤10mV，电阻差≤5mΩ，容量差≤20mA。
（2）锂动力电瓶串联特点：
锂动力电瓶串联是指将锂动力电瓶单体的首尾相联，即第一节锂动力电瓶单体的负极接第二节锂动力电瓶单体的正极，第二节锂动力电瓶单体的负极接第三节锂动力电瓶单体的正极依次类推；串联的锂动力电瓶模组的电压处处相等：Io=Ia=Ib=Ic；电流是各个锂动力电瓶单体端电流之和：Uo=Ua+Ub+Uc。
锂动力电瓶单体串联上去使用时的基本要求是：电流要一致，电阻相差不超过5毫欧，容量相差不超过10毫安，并要保持锂动力电瓶单体联接点的洁净，每位联接点都存在一定内阻，假如联接点不干净或则降低联接点，电阻会增高，会影响整个锂动力电瓶模组的性能。不要混用不同厂家的锂动力电瓶，要选择性能一致性高的锂动力电瓶单体。
（3）锂动力电瓶串并联特性：
1）要求锂动力电瓶单体具有高度的一致性（容量、内阻、电压、放电曲线、寿命），不管是软包装锂动力电瓶单体还是圆锥锂动力电瓶单体，都须要多串组合，假如一致性差，将影响锂动力电瓶模组容量，一组中容量最低的锂动力电瓶单体决定锂动力电瓶模组的容量。
2）锂动力电瓶模组的循环寿命高于锂动力电瓶单体的循环寿命。
3）在限定的条件下使用（包括充电、放电电压，充电方法，气温等）。
4）通过串并联构成锂动力电瓶模组后，端电流及容量有很大提升，必须加以保护，对其进行均衡彻底，并对气温、电压及电压进行检测。
5）通过串并联构成锂动力电瓶模组必须达到设计须要的电流、容量要求。
6）要求锂动力电瓶单体散热良好。因为锂动力电瓶单体数目较多，在锂动力电瓶箱内部的锂动力电瓶单体的温升不容易散下来，导致各锂动力电瓶单体间的气温不均匀，放电特点不一，长久导致锂动力电瓶单体性能增长。
7）生产工艺水平高。锂动力电瓶要能承受颠簸桥面的震动冲击，对生产工艺尤其是焊接工艺要求高。钎焊完毕后进行测试以防漏光、脱焊。
2.串并联锂动力电瓶模组拓扑结构
构成锂动力电瓶模组的典型联接形式有先并联后串联、先串联后并联，如图1、2所示，混联形式如图3所示。纯电动公汽车用锂动力电瓶模组一般采用先并后串的联接形式，电网储能用锂动力电瓶模组常常采用先串后并的联接形式。
（1）不同拓扑结构异同点：
锂动力电瓶单体先并后串的缺点：因为锂动力电瓶单体电阻的差别、散热不均等就会影响并联后锂动力电瓶模组的循环寿命。
锂动力电瓶先并后串优点：锂动力电瓶单体失效手动退出，不仅容量增加，不影响并联后使用；并联中某个锂动力电瓶单体漏电时导致并联电路电压特别大，一般加熔断保护技术防止。
锂动力电瓶先串后并优点：按照锂动力电瓶单体容量先进行串联，如整组容量1/3，最后进行并联，增加了大容量锂动力电瓶模组的故障机率；先串后并对于锂动力电瓶模组一致性有挺好的帮助。
从锂动力电瓶模组联接的可靠性以及电流不一致性发展趋势和性能影响的角度剖析，先并联后串联联接形式优于先串联后并联联接形式，而先串后并的锂动力电瓶拓扑结构有利于对系统各个锂动力电瓶单体进行检查和管理。
（2）应用中问题剖析：
在锂动力电瓶模组使用过程中出现的锂动力电瓶单体过充电、过放电、超温和过流问题，将造成锂动力电瓶模组使用寿命急剧减短甚至发生燃烧、爆炸等恶性车祸，锂动力电瓶模组使用寿命减短、安全性增长早已成为阻碍其推广应用和产业发展的关键。
锂动力电瓶单体筛选和成组后的有效电瓶管理是提升锂动力电瓶模组性能的两个重要方面，在串联的锂动力电瓶模组中，因为锂动力电瓶单体容量、初始SOC、内阻、极化的不一致性，在充放电过程中须要电瓶管理系统测量锂动力电瓶单体电流与充放电设备通讯以防部份锂动力电瓶单体的过充或过放。
串联的锂动力电瓶模组在良好的电瓶管理条件下，可在使用过程中防止如大倍率电流放电、环境湿度过高等危机锂动力电瓶模组的安全运行，串联的锂动力电瓶模组不会由于联接成组而导致快于锂动力电瓶单体的寿命衰退，并且部份锂动力电瓶单体性能的弱项效应，会减少串联的锂动力电池模组的容量借助率，可以通过带均衡功能的电瓶管理系统增强。
在并联的锂动力电瓶模组中因为大道电压遭到大道锂动力电瓶单体参数影响，成组后大道锂动力电瓶单体容量、初始SOC、内阻和极化的差别会导致大道电压工况的差别，大多数并联大道的锂动力电瓶单体参数其实较为一致，整个充放电过程的平均电压倍率与并联的锂动力电瓶模组的外施电压倍率差别不大，而且在锂动力电瓶模组的充放电电流平台两端的SOC区间产生的电压差别较大。
比如在充电末端90％～100％SOC区间，因为平台电压差别的累积造成末端大道电压的差别，非常容易出现部份锂动力电瓶单体欠充电，部份锂动力电瓶单体过充充电。
另外一个明显的影响诱因就是并联的锂动力电瓶模组因为实际工况中存在动态电压工况(电动车辆在加速、制动以及转速过程)形成了电压环流，环流在一定程度的损伤了锂动力电瓶模组的寿命。假定l0000Wh的总充放能量会出现5Wh的环流，锂动力电瓶模组的循环寿命将比部份锂动力电瓶单体实验寿命增加5％左右。
在先串后并的联接形式中，并联大道的串联部份锂动力电瓶单体数量越多，整条大道部份锂动力电瓶单体参数如电阻、极化更接近统一批次部份锂动力电瓶单体参数平均值的整数倍，并联大道的容量差别和初始SOC差别成为引起并联电压不平衡的主要诱因。同一批次部份锂动力电瓶单体参数正态分布在先串后并的各个环路当中，明显减少了整个串并联锂动力电瓶模组的电压不平衡程度。
当少数锂动力电瓶单体性能增长时，比如两个环路各是256串，第一个环路有5个锂动力电瓶单体容量增长5％，并且该大道剩余251个锂动力电瓶单体与第二个环路服从相同分布，因为串联的锂动力电瓶模组整体的正态分布没有遭到明显影响，这么这两个环路的电压分布应当没有明显改变，当充电或则放电过程进行到5个性能较差的锂动力电瓶单体电流达到截至条件时，整个串并联的锂动力电瓶模组也达到了截至条件，将造成锂动力电瓶模组容量借助率增加5％左右。
在这些情况下电瓶管理均衡器的效率和均衡能力决定了锂动力电瓶模组的性能，当不同批次锂动力电瓶单体同时工作时，为增加锂动力电瓶单体运行成本，在可控和可预计的范围内将出现不同批次、新旧老化程度不同、支路容量差别或则梯次借助筛选分类的锂动力电瓶单体串联大道并联工作情况，因为不同大道锂动力电瓶单体参数、不同成组形式形成较大的差别，可通过对串并联的锂动力电瓶模组的建模仿真，预测不同成组方式的电压不平衡的程度，不同参数分布、串联大道的自身特点及其并联后的耦合特点决定了锂动力电瓶模组的容量借助率，以及大道电压不平衡、电流平衡时间等锂动力电瓶模组的循环稳定性。
3.锂动力电瓶串并联引出片与联接片焊接操作方式
锂动力电瓶引出片与联接片的作用是将锂动力电瓶单体经串并联构成锂动力电瓶模组，锂动力电瓶一般采用焊接引出片与联接片工艺，锂动力电瓶焊接引出片和联接片的方式如下：
1）将双头脉冲点焊机的电源开关按向“开”的位置，开启电源。
2）确认锂动力电瓶设备各参数已调试好,根据参数设定表，打算好物料和相关工具。调试锂动力电瓶点焊机设备参数时必须符合品质要求，能够进行点焊车载操作。焊接锂动力电瓶时必须注意焊接拉力，拉力值需在品质检查范围之内。
3）拿起一锂动力电瓶单体，正极端顶部朝上，拿一引出片，引出片带圆孔端在外，将引出片焊接于锂动力电瓶正极端中间位置。
4）将锂动力电瓶单体转过去，引出片朝内，拿一联接片，将联接片摆放于引出片的前面，将联接片焊接于锂动力电瓶单体正极端中间位置，与引出片成仍然线。
5）拿起另一锂动力电瓶单体，正极端顶部朝上，将第一锂动力电瓶单体的联接片外露一端点焊于第二锂动力电瓶单体的正极端顶部中间位置。
6）将串联焊接好的锂动力电瓶单体摆放于压合治具上，使劲将各锂动力电瓶单体朝中间压合，使两锂动力电瓶单体紧密结合在一起，两锂动力电瓶单体成仍然线。
7）将压合好的锂动力电瓶组从压合治具上取出，步入下一工序，关掉点焊机电源开关。
锂动力电瓶焊接引出片与联接片时，应注意以下事项：
1）引出片、连接片的尺寸须符合材料BOM尺寸。
2）焊点不能有漏焊、虚焊、炸火、明显毛刺等不良现象。
3）引出片、连接片每处焊点数不多于6点。
4）焊接操作时不能使面垫开裂,如有开裂现象须重贴面垫再作业。
5）当点焊机铜针针尖发黑时，用挫刀将铜针黑点挫去再重新焊接作业。
6）如遇点焊机有漏油等异常现象时，应及时关闭点焊机电源开关。