Zobrazení: 0 Autor: ZERNE Battery Tým technického obsahu Čas publikování: 2026-07-09 Původ: místo
Standardní baterie třídy 12V vyrobená s lithium-iontovými články 18650 obvykle vyžaduje tři články nebo tři paralelní skupiny článků zapojené do série.
Minimální konfigurace je 3S1P , která obsahuje tři články 18650. Pokud je požadována vyšší kapacita nebo proudová kapacita, lze paralelně připojit další články:
3S1P = 3 buňky
3S2P = 6 buněk
3S3P = 9 buněk
3S4P = 12 buněk
Baterie 3S má normálně jmenovité napětí 10,8 V nebo 11,1 V a napětí při plném nabití 12,6 V. Běžně se nazývá 12V lithium-iontová baterie, protože patří do napěťové třídy 12V.
'12V baterie' však neudrží přesně 12,0 V během celého vybíjecího cyklu. Napětí začíná kolem 12,6 V při plném nabití a postupně klesá, jak se články vybíjejí.
Pro samotné napětí jsou normálně potřeba tři 18650 lithium-iontové články zapojené do série. Celkový počet článků závisí na počtu paralelních článků přidaných pro kapacitu a proud.
Konfigurace |
Celkem buněk |
Jmenovité napětí |
Napětí při plném nabití |
Kapacita s články 3000mAh |
|---|---|---|---|---|
3S1P |
3 |
10,8V–11,1V |
12,6V |
3Ah |
3S2P |
6 |
10,8V–11,1V |
12,6V |
6Ah |
3S3P |
9 |
10,8V–11,1V |
12,6V |
9Ah |
3S4P |
12 |
10,8V–11,1V |
12,6V |
12Ah |
Základní vzorec je:
Celkový počet buněk = počet sérií × paralelní počet
Pro typickou lithium-iontovou baterii třídy 12V:
Celkový počet buněk = 3 × paralelní počet
Proto odpověď na 'kolik 18650 článků pro 12V baterii' jsou obvykle tři články pro napětí, s více články přidanými, když aplikace vyžaduje větší kapacitu nebo proud.
Jeden lithium-iontový článek 18650 má obecně jmenovité napětí 3,6 V nebo 3,7 V. Když jsou tři články zapojeny do série, jejich napětí se sčítají:
3,6V × 3 = 10,8V jmenovité napětí
3,7V × 3 = 11,1V jmenovité napětí
4,2V × 3 = 12,6V napětí při plném nabití
Přesné jmenovité napětí závisí na výrobci článku a chemii článku. Například reprezentativní specifikace 18650 s vysokým odběrem používá jmenovité napětí 3,6 V a nabíjecí napětí 4,2 V. Pro konečné návrhové limity by měl být vždy použit datový list vybrané buňky. datový list INR-18650-P28A společnosti Molicel . Příklad těchto specifikací poskytuje
Pro konečný návrh by měly být použity mezní hodnoty napětí vybraného článku; a Průvodce napětím baterie 18650 ukazuje, jak se nominální hodnoty, hodnoty plného nabití a mezní hodnoty vztahují k baterii 3S.
Sada 3S se běžně nazývá 12V lithium-iontová baterie, protože její provozní rozsah je určen pro zařízení ve třídě 12V.
Jeho skutečné napětí se během provozu mění:
Plně nabité: přibližně 12,6V
Jmenovité napětí: přibližně 10,8V nebo 11,1V
Vybité napětí: závisí na zvoleném článku a nastavení BMS cutoff
Pokud zařízení vyžaduje stabilní výstup 12,0 V, samotná 3S baterie nemusí stačit. Pro udržení kontrolovaného výstupního napětí při změně napětí baterie může být zapotřebí regulátor DC-DC.
Před výběrem konfigurace baterie je třeba zkontrolovat povolený rozsah vstupního napětí zařízení.
Baterie 4S 18650 obsahuje čtyři sériově zapojené skupiny článků:
3,6V × 4 = 14,4V jmenovité napětí
3,7V × 4 = 14,8V jmenovité napětí
4,2V × 4 = 16,8V napětí při plném nabití
Z tohoto důvodu jsou 4S baterie obecně považovány za 14,4V nebo 14,8V baterie spíše než 12V baterie.
Konfigurace 4S by neměla být připojena přímo k zařízení určenému pouze pro vstup třídy 12V, pokud výrobce zařízení výslovně nepotvrdí, že vyšší napětí je přijatelné.
Počet sérií určuje napětí baterie.
Základní výchozí vzorec je:
Počet v sérii = požadované jmenovité napětí ÷ jmenovité napětí článku
Pro sadu 12V třídy s 3,7V články:
12V ÷ 3,7V ≈ 3,24
Protože baterie nemůže používat zlomkové série, obvyklá konfigurace je 3S.
Výpočet by neměl být považován za pouhé matematické zaokrouhlování. Konečný počet sérií musí také odpovídat:
Minimální a maximální vstupní napětí zařízení
Jmenovité a plné napětí článku
Nízkonapěťový bod vypnutí zařízení
Nastavení ochrany BMS
Výstupní napětí nabíječky
Pro většinu standardních 12V lithium-iontových aplikací je nejběžnější volbou 3S.
Paralelní počet určuje kapacitu baterie.
Kapacita balení = kapacita článku × paralelní počet
Pro 3000mAh články:
3S1P = 3000mAh = 3Ah
3S2P = 6000mAh = 6Ah
3S3P = 9000mAh = 9Ah
3S4P = 12000mAh = 12Ah
Počet sérií nezvyšuje kapacitu v ampérhodinách. Zvyšuje napětí. Paralelní počet zvyšuje kapacitu při zachování stejného sériového napětí.
Toto rozlišení je také důležité při čtení konfigurací, jako je 3S2P a 4S2P; sériová a paralelní konfigurace baterií 18650 ukazuje, jak tyto dva počty spolupracují.
Například sada 3S1P i sada 3S4P jsou sady 3S se jmenovitým napětím přibližně 10,8 V nebo 11,1 V. Rozdíl je v tom, že sada 3S4P obsahuje čtyři články v každé paralelní skupině, a proto poskytuje přibližně čtyřnásobek kapacity sady 3S1P s použitím identických článků.
Paralelní články také zvyšují teoretickou proudovou kapacitu baterie.
Možnost paralelního proudu = trvalý proud článku × paralelní počet
Pokud má jeden článek 18650 trvalý vybíjecí proud 10A:
3S1P: přibližně 10A
3S2P: přibližně 20A
3S3P: přibližně 30A
Tato čísla jsou teoretické odhady. Skutečná proudová kapacita baterie může být nižší kvůli:
Aktuální hodnocení BMS
Velikost niklového pásku nebo přípojnice
Kvalita svaru
Měřidlo drátu
Hodnocení konektoru
Teplota buňky
Stárnutí buněk
Vnitřní odpor
Odvod tepla skříně
Trvalý proud a špičkový proud musí být také vyhodnocovány odděleně. Článek může podporovat krátkodobý špičkový proud, který nemůže trvale udržet.
Celkový počet buněk se vypočítá takto:
Celkový počet buněk = počet sérií × paralelní počet
Protože typická sada 12V třídy používá 3S:
Celkový počet buněk = 3 × paralelní počet
Příklady:
3S1P = 3 × 1 = 3 buňky
3S2P = 3 × 2 = 6 buněk
3S3P = 3 × 3 = 9 buněk
3S4P = 3 × 4 = 12 buněk
Pro rychlou kontrolu požadovaných sériových a paralelních počtů, kapacity, energie a doby běhu použijte Kalkulačka baterií 18650.
Baterie 3S1P obsahuje tři články 18650.
Poskytuje:
Nejmenší počet článků pro konfiguraci třídy 12V
Kapacita rovná jedné buňce
Nízká hmotnost a kompaktní rozměry
Omezená doba běhu
Omezená proudová schopnost
Tato konfigurace může být vhodná pro elektroniku s nízkým výkonem, kompaktní přístroje a aplikace s krátkou dobou provozu.
Baterie 3S2P obsahuje šest článků, uspořádaných jako tři sériové skupiny se dvěma paralelními články v každé skupině.
Ve srovnání s 3S1P poskytuje přibližně dvojnásobnou kapacitu a teoretickou proudovou kapacitu. Baterie 3S2P 18650 je často praktickou rovnováhou mezi dobou provozu, velikostí, hmotností a cenou.
Typické aplikace zahrnují přenosná zařízení, měřicí přístroje, snímače čárových kódů, malá průmyslová zařízení a kompaktní zálohovací systémy.
Baterie 3S3P obsahuje devět článků.
Poskytuje vyšší kapacitu a proudovou kapacitu než konfigurace 3S1P nebo 3S2P. Může být vhodný pro zařízení, která vyžadují delší dobu chodu nebo vyšší provozní proud.
Větší počet buněk vyžaduje více pozornosti:
Uspořádání buněk
Odvod tepla
Umístění BMS
Rozložení elektroinstalace
Mechanická podpora
Izolace a ochrana
Baterie 3S4P obsahuje 12 článků.
Nabízí vyšší akumulaci energie a větší teoretickou proudovou kapacitu, přičemž zůstává v napěťové třídě 3S. Může být použit v zařízeních s vyšším výkonem nebo aplikacích vyžadujících delší provoz mezi nabíjeními.
Před výběrem 3S4P se ujistěte, že skříň má dostatek místa pro články, BMS, izolaci, kabeláž, teplotní čidla, konektory a konstrukční podpěry.
Dobu běhu lze odhadnout pomocí energie baterie a napájení zařízení:
Doba chodu ≈ Využitelná energie baterie ÷ Výkon zařízení
Energii baterie lze odhadnout takto:
Energie baterie = jmenovité napětí × kapacita baterie
Uvažujme například sadu 3S2P využívající 3000mAh články:
Jmenovité napětí: 11,1V
Kapacita balení: 6Ah
Nominální energie: 11,1V × 6Ah = 66,6Wh
Výkon zařízení: 10W
Účinnost systému: 90 %
Odhadovaná doba běhu:
66,6 Wh × 90 % ÷ 10 W ≈ 5,99 hodin
Skutečná provozní doba může být kratší z důvodu:
Variabilní zatížení zařízení
DC-DC převodní ztráty
Stárnutí baterie
Nízká nebo vysoká teplota
Vypínací napětí BMS
Vnitřní odpor buňky
Odpor konektoru
Pokles napětí drátu
Podmínky testování kapacity
U návrhu OEM by měl být runtime ověřen s reprezentativním prototypem pod skutečným profilem zatížení. Výpočet by měl také zohledňovat využitelnou energii, účinnost přeměny, vypínací napětí, teplotu a skutečný profil zatížení; a Kapacita baterie 18650 a způsob běhu tyto proměnné spojuje.
Velikost baterie by měla odpovídat normálnímu i dočasnému požadavku proudu.
Potvrďte vybavení:
Trvalý provozní proud
Startovací proud
Špičkový proud
Rázový proud motoru nebo pohonu
Špičky bezdrátového přenosu
Jmenovitý trvalý proud BMS
Jmenovitý špičkový proud BMS
Pokud aplikace vyžaduje vyšší proud, zvýšení počtu paralelních je obvykle důležitější než zvýšení počtu v sérii. Mohou být také vyžadovány články s vysokým odběrem; Výběr baterie 18650 s vysokou spotřebou se zaměřuje na trvalý proud, špičkový proud a tepelné limity.
Přidáním sériových článků se zvýší napětí, ale nezvýší se automaticky proud dostupný zátěži.
Fyzický design musí obsahovat více než samotné buňky. Povolit prostor pro:
Průměr a délka buňky
Rozteč buněk
Izolační desky
Niklové pásy nebo měděné přípojnice
BMS obvodová deska
Teplotní senzory
Dráty a konektory
Bytové a upevňovací konstrukce
Volný prostor pro montáž a servis
Teoretický návrh 3S2P nemusí odpovídat zamýšlenému krytu poté, co jsou zahrnuty BMS, ochranné materiály, kabeláž a konektor.
Baterie 3S1P, 3S2P, 3S3P a 3S4P obsahují tři sériové skupiny. Proto obecně vyžadují 3S BMS.
BMS by se měl shodovat:
Konfigurace tří sériových článků
Trvalý vybíjecí proud
Špičkový vybíjecí proud
Nabíjecí proud
Ochrana proti přebití
Ochrana proti nadměrnému vybití
Nadproudová ochrana
Ochrana proti zkratu
Teplotní ochrana
Požadavky na vyvažování buněk
Balíček 3S stále vyžaduje, aby BMS odpovídal požadavkům na proud, nabíjení, ochranu a vyvážení; tyto volby jsou součástí Design BMS pro baterii 18650 . Jmenovitý proud BMS by měl být vyhodnocen na úrovni balení. BMS s nevhodným jmenovitým proudem může omezit výkon nebo spustit ochranu během normálního provozu. Systémy pro správu baterií mohou také monitorovat napětí článků, proud baterie a teplotu jako součást své strategie ochrany.
Standardní lithium-iontová baterie 3S obvykle vyžaduje nabíjecí systém navržený pro maximální nabíjecí napětí 12,6 V.
Nabíječka musí odpovídat:
Chemie baterie
Počet sérií
Maximální nabíjecí napětí
Nabíjecí proud
Požadavky na BMS
Specifikace výrobce článků
Nepředpokládejte, že běžná 12V olověná nabíječka baterií je vhodná pro 3S lithium-iontovou sadu. Jeho výstupní napětí a způsob nabíjení se mohou lišit. Nastavení 12,6 V identifikuje maximální nabíjecí napětí baterie, ale nabíječka, proudový limit, koncový stupeň a nabíjecí prostředí také určují, zda lze baterii bezpečně nabitá.
Integrovaný obvod nabíječky určený pro vícečlánkové lithium-iontové baterie rozlišuje nabíjecí napětí pro různé počty sérií, včetně 12,6 V pro 3S a 16,8 V pro 4S.
Tři sériové skupiny v sadě 3S mohou vyvinout různá napětí kvůli:
Variace kapacity buňky
Rozdílný vnitřní odpor
Nerovnoměrná teplota
Různé podmínky stárnutí
Odpor připojení
Nerovnoměrné rozložení proudu
Pokud jedna sériová skupina dosáhne prahu přebití nebo přebití dříve než ostatní, BMS může zastavit nabíjení nebo vybíjení celé sady.
Vyvažování článků pomáhá udržovat sériové skupiny ve vhodném napěťovém vztahu. Toto je důvod párování článků v bateriové sadě 18650 by mělo být dokončeno před montáží, nikoli jako pozdější krok vyvažování. Požadovaná metoda vyvažování závisí na konstrukci sady, charakteristikách článku, provozním proudu, cílové ceně a požadavcích na spolehlivost.
Jakmile je jasný požadovaný počet sérií, kapacita, proud, rozměry a ochranné funkce, lze baterii vyvinout jako integrovaný produkt spíše než jako skupinu volných článků.
ZERNE's Řešení bateriových sad 18650 lze hodnotit podle požadavků, jako jsou:
3S1P, 3S2P, 3S3P a další konfigurace
Přizpůsobené napětí a kapacita
Ochrana BMS nebo PCM
Výběr konektoru a vodiče
Pouzdro baterie a mechanické rozměry
Snímání teploty
Ukázkové testování
Certifikace a sériová výroba
Uživatelé, kteří vypočítali požadovanou konfiguraci 3S, si pak mohou vybrat praktický balíček na základě doby běhu, aktuální poptávky, dostupného prostoru a provozních podmínek.
Při stavbě 12V bateriového bloku s 18650 články je běžných několik konstrukčních chyb:
Za předpokladu, že 12V pack vždy vydává přesně 12,0V.
Použití sady 4S jako přímé náhrady za sadu 3S třídy 12V.
Výpočet napětí bez výpočtu kapacity.
Ignorování startovacího a špičkového proudu.
Výběr nabíječky pouze proto, že je označena jako '12V'
Použití 4S BMS s 3S baterií.
Míchání různých modelů článků, kapacit, stáří nebo stavů nabití.
Kontrolujte pouze celkové napětí sady namísto sledování každé skupiny série.
Ignorování tepla generovaného články, BMS, dráty a konektory.
Zahájení sériové výroby před dokončením prototypu a zátěžových zkoušek.
Články by měly být před montáží spárovány a kompletní balení by mělo být testováno ve skutečných elektrických a mechanických podmínkách cílového zařízení.
Standardní 12V lithium-iontová baterie třídy 18650 obvykle používá tři články nebo tři paralelní skupiny článků zapojené do série. Minimální konfigurace je 3S1P se třemi články. Celkový počet se zvyšuje s paralelním počtem.
Ano. Tři kompatibilní lithium-iontové články 18650 lze zapojit do série a vytvořit tak sadu 3S. Baterie má normálně jmenovité napětí 10,8 V nebo 11,1 V a napětí při plném nabití přibližně 12,6 V.
Baterie 3S2P obsahuje šest článků 18650. Skládá se ze tří sériových skupin, přičemž v každé skupině jsou paralelně zapojené dvě buňky.
Obvykle ne. Sada 4S má normálně jmenovité napětí 14,4 V nebo 14,8 V a napětí při plném nabití 16,8 V. Před použitím zařízení zkontrolujte povolený vstupní rozsah.
Pokud má každý článek kapacitu 3 000 mAh, 3S2P pack poskytuje přibližně 6 000 mAh nebo 6 Ah. Skutečná kapacita závisí na zvolených článcích, testovacích podmínkách, teplotě a vybíjecím proudu.
Standardní 12V baterie 3S obvykle vyžaduje 3S BMS. BMS musí také odpovídat trvalému proudu, špičkovému proudu, nabíjecímu proudu, prahovým hodnotám ochrany, teplotním požadavkům a potřebám vyvážení.
Standardní lithium-iontová baterie 3S obvykle vyžaduje nabíječku nebo nabíjecí systém s maximálním nabíjecím napětím 12,6 V. Nabíjecí proud musí být kompatibilní s články a BMS.
Ne. Jeden článek 18650 má normálně jmenovité napětí přibližně 3,6 V nebo 3,7 V. Pro sadu 12V třídy jsou obvykle zapotřebí tři články v sérii. Boost konvertor může zvýšit napětí z jednoho článku, ale to vytváří jiný elektrický design.
Požadovaný počet buněk závisí na kapacitě každé buňky. U článků 3000mAh je potřeba sedm článků paralelně k dosažení alespoň 20Ah:
20Ah ÷ 3Ah ≈ 6,67
Konfigurace by tedy byla přibližně 3S7P obsahující 21 článků. Konečný návrh musí také potvrdit aktuální, prostorové, BMS, tepelné a provozní požadavky.
Ne. Lithium-iontová baterie 3S se běžně pohybuje od přibližně 12,6 V při plném nabití až po nižší napětí během vybíjení. Regulovaný DC-DC měnič může být vyžadován, když zařízení potřebuje stabilní výstup.
Standardní 12V lithium-iontová baterie třídy 18650 běžně používá konfiguraci 3S:
3S1P = 3 buňky
3S2P = 6 buněk
3S3P = 9 buněk
3S4P = 12 buněk
Sériový počet určuje napětí, zatímco paralelní počet určuje kapacitu a teoretickou proudovou kapacitu.
Typická sada 3S používá 3S BMS a nabíjecí systém přizpůsobený 12,6V plnému nabíjecímu napětí. Konečná konfigurace by měla také zohledňovat výkon zařízení, špičkový proud, požadovanou dobu běhu, dostupný prostor, teplotu, kabeláž, konektory a požadavky na ochranu.
U aplikací OEM je testování prototypů nezbytné před sériovou výrobou.
