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构建模块: 串联和并联如何工作
串联提高电压
电池有一个由化学物质设定的标称电压——大致 3.6 对于锂离子圆柱形电池，电压为 3.7V；对于 LiFePO4，电压约为 3.2V. 单节电池无法提供大多数便携式设备所需的 12V 级电压, 电动工具和备份系统期望. 串联连接电池, 缩写 S, 堆叠它们的电压: 两个串联的锂离子电池可提供约 7.4V 的电压, 四个系列关于 14.4 至 14.8V. 安培小时容量保持在单电池值, 而总能量（以瓦时为单位）会因为电压升高而增加.
代价是串联接线暴露了链中最弱的电池. 充电中, 容量最低的电池首先达到过压; 放电不足, 它首先遇到过放电. 这就是为什么串联串需要保护板和, 理想地, 已加电压的电池- 组装前与容量匹配.
并行连接提高容量
并联电池, 缩写 P, 做相反的事: 总电压保持在一个电池上'标称值, 而容量（以安培小时为单位）相加. 两颗3500mAh电芯并联，同时提供7000mAh电量 3.6 至3.7V. 并联串还分流负载电流, 因此，每个电池的贡献较小，电池组可以提供更高的总电流，同时电压暂降更小.
并联的风险是低电阻短路. 因为并行单元都位于同一节点, 一个电池中的任何内部短路都会将其他电池的电流转入其中. 因此，电池匹配和仔细焊接互连至关重要. 下表并列总结了两个方向.
| 属性 | 系列 (S) | 平行线 (磷) |
|---|---|---|
| 电压 | 增加 (总电压 = N × 电池电压) | 不变 (= V 细胞) |
| 容量 (啊) | 不变 (=啊细胞) | 增加 (Ah 总数 = N × Ah 电池) |
| 活力 (WH) | 增加 | 增加 |
| 每节电池电流 | 相同的 (每个电池满载) | 降低 (负载在单元之间分配) |
| 内阻 | 加起来 | 减少 |
| 主要风险 | 最弱的电池首先达到过压/欠压 | 一个电池短路会耗尽所有并联电池的电量 |
| 防护重点 | 每节电池过度充电 / 过度关闭 | 过流和短路响应 |
串联和并联的结合: S/P 配置
来自 Keeppower 的真实包示例
实用的包结合了两者: S 数字设置电压，P 数字设置容量. 保持力量'目录包括使这一具体化的代表性定制包. 这 4点对点 21700 盒 是四节电池串联，两节并联, 标称电压为 14.4V (14.8V) 和 12Ah，最小 10Ah, 建有 21700 细胞, 日本IC保护电路和Amass XT30U连接器, 大小 178.0 × 75.0 × 22.5mm，额定值超过 500 周期 (根据 Keeppower 产品页面). 这 4S6P A123 磷酸铁锂电池组 使用四串联六并联 26650 细胞— 24 电池总数 — 标称电压为 13.2V, 15Ah 电池组最小容量为 14.4Ah, 多于 1000 周期和−30至+55°C的工作窗口.
| 示例包 | 配置 | 标称电压 | 容量 | 化学 |
|---|---|---|---|---|
| 维力4S2P 21700 盒 | 4 系列, 2 平行线 (8 细胞) | 14.4V (14.8V) | 12 啊 (分钟 10 啊) | 锂离子电池 21700 |
| Keeppower 4S6P A123 包 | 4 系列, 6 平行线 (24 细胞) | 13.2V | 15 啊 (分钟 14.4 啊) | 磷酸铁锂 26650 |
调整细胞大小: 容量, 能源及其重要性
选择 S/P 计数, 从负载开始. 确定系统电压, 其中设置 S, 然后将所需的瓦时除以每个电池的能量来确定 P. 请记住，并联串的容量受最弱单元的限制, 并且保护阈值适用于每个串联电池而不是每个并联组. Keeppower 定制包可指定容量, 最大放电电流, 自有品牌, 电线, 连接器和包装, 所以S/P计数只是设计的起点. 更深入的演练, 看到 串联与并联电池组概述.
选择 PCM 保护板
PCM 实际保护什么
PCM——保护电路模块, 通常称为保护 PCB — 是位于单元网络和输出引线之间的小板. 它监视串联串中的每个电池，并在超过阈值时切断充电或放电功率. 基本的锂离子 PCM 提供四种功能: 过充检测, 过放电检测, 过流检测和短路保护. 保持力量'受保护的电池和电池组在其产品线中集成了日本制造的保护 IC, 和 相变材料类别 涵盖 1S 至 4S 型号，具有可定制的阈值.
读保护阈值: 4S-1548 示例
选择 PCM 意味着将其阈值与单元和应用相匹配. 保持力量's 4S-1548 四系列PCM 是一个有用的参考: 它检测到过度充电 4.27 每节电池 ± 0.025V, 过放电 2.3 每节电池 ± 0.05V, 过电流放电 10 ±5A，带 20 ±3ms延迟, 并短路 300 ±200μs 响应; 董事会措施 48 × 15 × 1.0mm，围绕日本 IC 构建 (根据 Keeppower 产品页面). 这些公布的数字是比较您正在评估的任何保护板的实用模板.
| 防护项目 | 4S-1548 上的设置 (每个 Keeppower 产品页面) |
|---|---|
| 过充检测 | 4.27 ± 0.025 每个细胞的电压 |
| 过放电检测 | 2.3 ± 0.05 每个细胞的电压 |
| 过流 (释放) | 10 ± 5 一个 |
| 过流延时 | 20 ± 3 多发性硬化症 |
| 短路延时 | 300 ± 200 微秒 |
| 电路板尺寸 | 48 × 15 × 1.0 毫米 |
集会, 焊接和机械点
点焊与焊接和电池匹配
一旦电气设计确定, 机械装配决定实际可靠性. 串中的电池应有电压- 组装前与容量匹配; 不匹配的电池会在一个又一个周期中漂移并缩短电池组寿命. 互连通常是点焊镍片而不是手工焊接, 因为焊接热量会损坏电池并产生不一致的接头. 保持力量'带镍片的受保护电池说明了该方法, 和定制包内部使用相同的焊接母线样式.
连接器, 垫片和物理包
狼群仍然需要一个安全的机械之家: 垫片或支架固定电池, 绝缘防止短路, 并且输出连接器必须承载放电电流. Keeppower 随包装一起提供配件 — 连接器 比如Amass XT60, 电池垫片和支架, 电池盒和 USB 适配器. 有关如何进行的概述 连接器, 相变材料, 外壳和垫片一起工作, 配件指南是请求定制报价之前的实用参考.
从原型到生产: 定制包装流程
定义要求
在构建任何包之前, 要求表应注明目标电压和容量, 连续和峰值放电电流, 收费方式, 尺寸和安装, 连接器类型, 工作温度范围, 所需的认证, 以及任何自有品牌或包装要求. 这张表越完整, 采样速度越快. 刚接触定制采购的买家可以使用 定制锂离子电池组设计清单 作为起始模板.
五步自定义工作流程
保持力量'自己的常见问题解答 联系页面 描述标准自定义流程: 你说出你对电压的要求, 容量, 充放电电流, 尺寸, 连接器及外观; Keeppower提出解决方案; 您确认价格, 数量和付款条件; 您批准样品; 生产如下. Keeppower 支持锂离子电池, 锂聚合物, 棱柱形和 LiFePO4 化学物质, 定制包的组织者是 定制电池组类别, 该公司报告称 95% 一周内发货的订单数量——当计划时间很重要时，这是一个有用的指标.
常问问题
电池组中的4S2P是什么意思?
4S表示四节电池串联, 这将电压设置为大约 14.4 锂离子电池电压可达 14.8V, 2P 表示每个串联位置并联两个电池, 容量大约增加一倍. 保持力量'4S2P 21700 包是一个真实的例子: 14.4V和12Ah, 内置集成保护电路.
我应该串联还是并联添加电池以获得更多运行时间?
获得更多运行时间和容量, 并行添加单元格. 对于更高的电压, 串联添加电池. 大多数真正的包都结合了两者: S 计数设置系统电压，P 计数设置运行时间. 4S2P构建, 例如, 电压提高四倍，容量提高两倍.
什么是 PCM 以及为什么电池组需要 PCM?
保护电路模块监控每个串联电池并在过度充电时断开电池组, 过度关闭, 过流或短路. 没有它, 单个弱电池可能会损坏或过热. Keeppower 4S-1548 是参考 4 系列 PCM，已公布的过充电阈值为 4.27V，过检测阈值为 2.3V.
如何选择正确的 PCM 电压和电流额定值?
匹配系列数 (1S, 2S, 3S, 4S或以上) 到您的单元格字符串, 设置电池化学成分的过度充电和过度放电阈值, 并选择高于您的电池组的过流额定值's 带余量的最大连续负载. 响应速度对于短路保护很重要; 4S-1548 对短路的响应约为 300 微秒.
定制 Keeppower 包需要多长时间?
标准流程是要求, 提议的解决方案, 确认价格和付款, 批准的样品, 然后批量生产. Keeppower 报道称 95% 的订单在一周内发货，其销售工程师平均经验约为九年, 这缩短了定制包的迭代周期.
