串联和并联电池听起来很简单,遵循一些简单的规则可以防止出现必要的问题。 锂电池组由电板和锂电池保护电路两部分组成。 在电池组中,多个电板串联以获得所需的工作电流。 如果需要更高的容量和更高的电压,电池应并联连接。 也有一些电池组结合了串联和并联两种方法。 笔记本电脑的电池可能串联四节3.6V的锂离子电池,总电流达到14.4V。 mAh 提升至 。 这些连接也叫“四串两并”,意思是:将四节电池并联起来的两组电池组串联起来。 锂离子电池标称电流为3.6V。 对于锂离子聚合物和其他类型的锂离子电池,其额定电压通常为 3.7V。 如果你想得到像 11.1V 这样的异常电压,你必须将三个这样的电池串联起来。 需要串联大功率的便携式设备通常由两个或多个串联的节电电池组成的电池组供电。 使用高电流电池组的另一个问题是电池组中的一个保护电池可能发生故障。 这就像一个链条,串联的电池越多,发生这种情况的概率就越高。 只要电池有问题,它的电流就会降低。
最终,“断开连接”的电池可能会中断电压传输。 而且更换“坏”电池也不容易,因为新旧电池不匹配。 一般来说,新电池的容量要比旧电池高很多。 随着工作电流的增加,它比普通电池组更快地达到放电终止的临界点,同时它的使用时间也缩短了。 一旦设备因电流过大而切断电源,剩余完好无损的电芯就无法将储存的电能送出。 这时候坏的节电电池还是会呈现出很大的电阻。 如果此时还有负载,那么整个电池链的输出电流就会明显下降。 在串联的电池中,性能差的电池就像堵住水管的盖子,会形成巨大的电阻,阻止电压流过。 其他电池也会漏电,使到端子的电流增加到3.6V,否则,断开电池组的链接,切断电压。 电池组的性能取决于最差电池组的性能。 并联为了获得更多的电力,可以将两块或多块电池板并联起来。 不仅将电池并联,另一种方法是使用更大的电池。 由于可使用电池的限制,此方法并不适用于所有情况。 据悉,大型电池不适合制作专用电池所需的尺寸。 大多数物理电池都可以并联使用,锂离子电池最适合并联使用。 由四节电池并联组成的电池组,电流保持在3.6V,而电压和运行时间则降低到原来的四倍。 高阻抗或“开路”电池在电池并联电路中的影响小于串联,但是,并联电池组会降低负载容量并缩短运行时间。 它就像一个只有三个汽缸被激活的底盘。 电路泄漏造成的损害会更大,因为一旦发生泄漏,失效的电池会迅速耗尽剩余的电池并引起火灾。
当采用串并联这些连接方式时,设计非常灵活,用标准的电池规格就可以达到所需的额定电流和电压。 需要注意的是,总功率不会因为电池的连接方式不同而改变。 功率等于电流乘以电压。 对于锂离子电池,串并联是很常见的。 最常用的电池组是18650(半径18mm,宽度650mm),它有一个保护电路,就是锂电池扰流板,锂电池扰流板还可以监控每一个串联的电池。 因此锂电池串联和并联示意图,其最大实用电流为14.4V。 该锂电池保护电路还可用于监测串联的每个节电器的状态。 多块电板串联使用时,必须遵循以下基本要求:保持电池连接点清洁。 四节电池串联使用时,一共有八个连接点(电池到电池室的连接点,电池室到下一个节电器的连接点)。 每个连接点都有一定的内阻,如果减小连接点,可能会影响整个电池组的性能。 不要混用电池,选择性能一致的电池。 当电池电量低时,更换所有电池。 串联使用时,请使用同一型号的电池。 注意电池的极性。 如果将一节电池的极性接反,也会降低整串电池的电流,而不是降低电压。浅谈几种平衡充电技术
1恒分流内阻均衡充电
内阻分流均衡充电原理如图1所示。
每个锂离子电池单体并联一个分流内阻。 从电路中可以看出,内阻上的分流电压必须远小于电池的自放电电压锂电池串联和并联示意图,才能达到均衡充电的效果。 通常锂离子电池的自放电电压约为C/20000,所以流过电流内阻的电压取C/200比较合适。 此外,各分流器的内阻误差也是影响均衡治疗效果的重要因素。经过一定次数的充放电循环后,单体电池的误差可由下式确定: V电池电流误差=R分流×I自放电+2×V单体电池×K内阻误差
若分流器内阻为20Ω±0.05%,则电池电流误差可控制在50mV范围内。 每个内阻的平均功率为0.72W,无论电池充电过程还是电池放电过程,分流内阻始终消耗功率。
2 开关分流内阻均衡充电
开关分流内阻均衡充电原理如图2所示。
通断分流内阻均衡充电与内阻分流均衡充电的区别在于减少了通断开关。 该开关的控制可以通过单片机系统软件实现,也可以通过简单的逻辑电路实现。 采用这些控制方式的均衡电路只在TAPER充电的恒压充电部分起作用,其他时间通断开关一直处于断开状态,这样当电池组需要放电时,并联内阻不消耗宝贵的能量。 在光照期间,太阳能电池产生的电能有剩余。 此时均衡电路消耗一定的能量,对电源系统来说是合理的。 在LEO轨道中,这些均衡电路的工作时间只占10%左右,所以要达到上述均衡效果,内阻值需要降低10倍。 可以看出峰值热帧率相当大,这是这些电路的主要缺点。 此外,通断开关的有效性是致命的故障,因此必须使用冗余手段。
3 开关电容均衡充电
开关电容均衡充电原理如图3所示,从图中可以看出,时序开关驱动电路主要由时钟电路组成,驱动多路开关依次闭合,依次接通锂离子电池单体到传输电容。 单体电池之间的能量不平衡达到均衡充电的目的。 同时通过检测传输电容上的电流来检测每个单体电池的电流。 如果出现单节电池漏电故障,低电流比较器输出开关严格禁止信号。 严禁将漏液的单体电池接在传输电容上,以免影响其他单体电池的正常工作。 同时将电池的低电流送至恒流恒压转换器。 告警信号使恒流恒压转换器能够根据单体电池的漏液确定正确的恒流电流。 这些均衡电路的最大优点是能量浪费极低,缺点是电路复杂,多路开关的导通内阻和高纹波极限会影响均衡充电的实现。 另一方面,参数选择更加困难。 针对不同的电源系统配置,需要对电路参数进行详细的设计和验证,不利于开发周期。
4、降糖转换器均衡充电
图4为降糖转换器均衡充电原理。
降糖转换器的均衡充电方案也是低耗均衡充电方案。 它的思路非常清晰。 主电路为标准降糖稳压器,降压储能电感上多组相同的次级定子,对电芯进行辅助充电。 实际上,电流大的单体电池从次级定子获得的能量多,电流大的电池获得的能量少,从而达到均衡充电的目的。 为了获得良好的平衡治疗效果,必须严格控制次级定子的一致性。 但感应定子的一致性极难控制,因此这是这些控制方法的最大缺点之一。 这些充电方式的研究才刚刚起步,需要在充电效率、均衡效能、可靠性分析等方面进一步深入研究。
5 平均电池电流均衡充电
平均电池电流均衡充电原理如图5所示,图中只给出了单体电池的均衡电路,其他单体电池也配置了相同的均衡电路。 其中,放大器由单节电池供电。
这些平衡充电控制电路的思想是:将单体电池电流与平均单体电池电流进行比较,控制功率开关对电池电流低于平均电流的单体电池进行分流。 为此,所有单体电池电流在均衡电路的作用下趋于平均电池电流。
该电路乍一看像是开环控制,但实际上,由于电池内阻的作用,均衡电路工作在具有负反馈特性的闭环状态。 为防止电池组放电时均衡电路不工作,可在电源开关上端串接稳压管,使电池放电时电池电流低,并联电路丢失了。
对平均电池电流平衡充电电路模式进行了深入研究,被认为是一种特别有效的解决方案。 这些电路被纳入LEO轨道锂离子电池应用的优选方案,并已在美国和法国申请了专利。
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