串联/并联配置允许设计灵活性,并以标准电池尺寸实现所需的电压和电流。总功率是电流的乘积:四个 3.6V(标称)电池乘以 3,400mAh 产生 12.24Wh。如图所示,四个 3,400mAh 的 18650 电池可以串联和并联连接,以获得标称 7.2V 和 12.24Wh。薄电池允许在封装中设计灵活性,但保护电路是必要的。这种配置提供了最大的设计灵活性。将电池并联放置有助于电压管理。
锂离子 (Li-ion) 非常适合串联/并联配置,但电池需要监控以保持在电压和电流限制内。用于各种电池组合的集成电路(IC) 可用于监控多达 13 个锂离子电池。更大的封装需要定制电路,这适用于电动自行车、混合动力汽车和 Tesla Model 85 的电池,后者消耗超过 7,000 个 18650 电池来构建 90kWh 封装。
一个例子是 2s2p。对于锂离子电池,并联组总是先完成;然后将并联的那些单元串联连接。电池行业首先指定串联电池的数量,然后是并联放置的电池数量。锂离子是一种基于电压的系统,非常适合并联形成。将多个电池并联组合,然后串联添加单元,降低了封装保护电压控制方面的复杂性。
先串联构建阵列,然后将它们并联放置可能在 NiCd 封装中更常见,以满足在充电完成时平衡电荷的化学传输机制。“2s2p”很常见;当系列集并联放置时,有几篇文章提到了 2p2s。
正温度系数 (PTC) 开关和充电中断设备 (CID) 可保护电池免受过流和过压的影响。虽然建议在串联和并联配置的小型 2 节或 3 节电池封装中确保安全,但这些保护装置通常在较大的多节电池(例如电动工具电池)中省略。PTC 和 CID 按预期工作,使电池因电流过大和电池内部压力过大而跳闸;但是,关闭以级联格式发生。虽然一些电池可能会提前离线,但消耗的电流会导致剩余电池中的电流过大。
部分电池内嵌PCT和CID,这些保护元件也可以追加。设计工程师必须意识到任何安全元件都容易发生故障。此外,PTC 会产生一个小的内部电阻,从而降低负载消耗。(另请参阅BU-304b:使锂离子安全)
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