Visualizzazioni: 0 Autore: ZERNE Battery Technical Content Team Orario di pubblicazione: 2026-07-09 Origine: Sito
Un pacco batteria standard da 12 V realizzato con celle 18650 agli ioni di litio richiede solitamente tre celle o tre gruppi di celle parallele collegate in serie.
La configurazione minima è 3S1P , che contiene tre celle 18650. Se è necessaria una capacità o una capacità di corrente maggiore, è possibile collegare celle aggiuntive in parallelo:
3S1P = 3 celle
3S2P = 6 celle
3S3P = 9 celle
3S4P = 12 celle
Una batteria 3S ha normalmente una tensione nominale di 10,8 V o 11,1 V e una tensione di carica completa di 12,6 V. Viene comunemente chiamata batteria agli ioni di litio da 12 V perché appartiene alla classe di tensione 12 V.
Tuttavia, un 'pacco batteria da 12 V' non mantiene esattamente 12,0 V durante l'intero ciclo di scarica. La tensione inizia a circa 12,6 V quando è completamente carica e diminuisce gradualmente man mano che le celle si scaricano.
Per la sola tensione sono normalmente necessarie tre celle agli ioni di litio 18650 collegate in serie. Il numero totale di celle dipende dal numero di celle parallele aggiunte per capacità e corrente.
Configurazione |
Celle totali |
Tensione nominale |
Voltaggio a piena carica |
Capacità con celle da 3000 mAh |
|---|---|---|---|---|
3S1P |
3 |
10,8 V–11,1 V |
12,6 V |
3Ah |
3S2P |
6 |
10,8 V–11,1 V |
12,6 V |
6Ah |
3S3P |
9 |
10,8 V–11,1 V |
12,6 V |
9Ah |
3S4P |
12 |
10,8 V–11,1 V |
12,6 V |
12 Ah |
La formula base è:
Celle totali = Conteggio serie × Conteggio parallelo
Per un tipico pacco batteria agli ioni di litio di classe 12 V:
Celle totali = 3 × Conteggio parallelo
Pertanto, la risposta a 'quante celle 18650 per una batteria da 12 V' è solitamente tre celle per la tensione, con più celle aggiunte quando l'applicazione richiede maggiore capacità o corrente.
Una singola cella agli ioni di litio 18650 ha generalmente una tensione nominale di 3,6 V o 3,7 V. Quando tre celle sono collegate in serie, le loro tensioni si sommano:
3,6 V × 3 = tensione nominale 10,8 V
3,7 V × 3 = tensione nominale 11,1 V
4,2 V × 3 = 12,6 V di tensione a carica completa
L'esatta tensione nominale dipende dal produttore della cella e dalla chimica della cella. Ad esempio, una specifica rappresentativa 18650 ad alto consumo utilizza una tensione nominale di 3,6 V e una tensione di carica di 4,2 V. La scheda tecnica della cella selezionata deve essere sempre utilizzata per i limiti di progettazione finali. La scheda tecnica INR-18650-P28A di Molicel fornisce un esempio di queste specifiche.
I limiti di tensione della cella selezionata dovrebbero essere utilizzati per il progetto finale; IL La guida alla tensione della batteria 18650 mostra come i valori nominali, di carica completa e di interruzione si riferiscono a un pacco 3S.
Un pacco 3S è normalmente chiamato pacco batteria agli ioni di litio da 12 V perché il suo raggio d'azione è previsto per apparecchiature della classe 12 V.
La sua tensione effettiva cambia durante il funzionamento:
Completamente carico: circa 12,6 V
Voltaggio nominale: circa 10,8 V o 11,1 V
Tensione scaricata: dipende dalla cella selezionata e dall'impostazione di interruzione del BMS
Se un dispositivo richiede un'uscita stabile da 12,0 V, una batteria 3S da sola potrebbe non essere sufficiente. Potrebbe essere necessario un regolatore DC-DC per mantenere una tensione di uscita controllata al variare della tensione della batteria.
L'intervallo di tensione di ingresso consentito del dispositivo deve essere controllato prima di selezionare la configurazione della batteria.
Un pacco batteria 4S 18650 contiene quattro gruppi di celle collegate in serie:
3,6 V × 4 = tensione nominale 14,4 V
3,7 V × 4 = tensione nominale 14,8 V
4,2 V × 4 = 16,8 V di tensione a carica completa
Per questo motivo, i pacchi 4S sono generalmente considerati pacchi batteria da 14,4 V o 14,8 V anziché pacchi da 12 V.
Una configurazione 4S non deve essere collegata direttamente ad apparecchiature progettate solo per un ingresso di classe 12 V, a meno che il produttore dell'apparecchiatura non confermi specificamente che la tensione più elevata è accettabile.
Il conteggio delle serie determina la tensione del pacco batteria.
Una formula di partenza di base è:
Conteggio serie = tensione nominale richiesta ÷ tensione nominale della cella
Per un pacco di classe 12 V che utilizza celle da 3,7 V:
12 V ÷ 3,7 V ≈ 3,24
Poiché un pacco batteria non può utilizzare un conteggio di serie frazionario, la configurazione abituale è 3S.
Il calcolo non deve essere trattato esclusivamente come un semplice arrotondamento matematico. Anche il conteggio delle serie finali deve corrispondere:
La tensione di ingresso minima e massima del dispositivo
La tensione nominale e di carica completa della cella
Il punto di spegnimento a bassa tensione del dispositivo
Le impostazioni di protezione BMS
La tensione di uscita del caricabatterie
Per la maggior parte delle applicazioni standard agli ioni di litio da 12 V, 3S è la scelta più comune.
Il conteggio parallelo determina la capacità del pacco batteria.
Capacità del pacco = Capacità della cella × Conteggio parallelo
Per celle da 3000 mAh:
3S1P = 3000mAh = 3Ah
3S2P = 6000mAh = 6Ah
3S3P = 9000mAh = 9Ah
3S4P = 12000mAh = 12Ah
Il conteggio in serie non aumenta la capacità in ampere-ora. Aumenta la tensione. Il conteggio in parallelo aumenta la capacità mantenendo la stessa tensione in serie.
Questa distinzione è importante anche quando si leggono configurazioni come 3S2P e 4S2P; le configurazioni della batteria 18650 in serie e in parallelo mostrano come i due conteggi funzionano insieme.
Ad esempio, sia un pacco 3S1P che un pacco 3S4P sono pacchi 3S con una tensione nominale di circa 10,8 V o 11,1 V. La differenza è che il pacco 3S4P contiene quattro celle in ciascun gruppo parallelo e quindi fornisce circa quattro volte la capacità di un pacco 3S1P che utilizza celle identiche.
Le celle parallele aumentano anche la capacità di corrente teorica di un pacco batteria.
Capacità di corrente parallela = Corrente continua della cella × Conteggio parallelo
Se una cella 18650 ha un valore di scarica continua di 10 A:
3S1P: circa 10A
3S2P: circa 20A
3S3P: circa 30A
Queste cifre sono stime teoriche. La capacità di corrente effettiva del pacco potrebbe essere inferiore a causa di:
Valutazione attuale del BMS
Dimensioni della striscia di nichel o della barra collettrice
Qualità della saldatura
Calibro del filo
Valutazione del connettore
Temperatura della cella
Invecchiamento cellulare
Resistenza interna
Dissipazione del calore dell'involucro
Anche la corrente continua e la corrente di picco devono essere valutate separatamente. Una cella può supportare una corrente di picco di breve durata che non può sostenere in modo continuo.
Il numero totale di celle viene calcolato come:
Celle totali = Conteggio serie × Conteggio parallelo
Poiché un tipico pacco di classe 12V utilizza 3S:
Celle totali = 3 × Conteggio parallelo
Esempi:
3S1P = 3 × 1 = 3 celle
3S2P = 3 × 2 = 6 celle
3S3P = 3 × 3 = 9 celle
3S4P = 3 × 4 = 12 celle
Per un controllo rapido delle serie richieste e dei conteggi paralleli, della capacità, dell'energia e del tempo di esecuzione, utilizzare il file Calcolatrice per batteria 18650.
Un pacco batteria 3S1P contiene tre celle 18650.
Fornisce:
Il numero di celle più piccolo per una configurazione di classe 12V
Capacità pari ad una cella
Peso ridotto e dimensioni compatte
Durata limitata
Capacità di corrente limitata
Questa configurazione può essere adatta per elettronica a bassa potenza, strumenti compatti e applicazioni con brevi periodi di funzionamento.
Un pacco batteria 3S2P contiene sei celle, disposte come tre gruppi in serie con due celle parallele in ciascun gruppo.
Rispetto a 3S1P, fornisce circa il doppio della capacità e della capacità di corrente teorica. Una batteria 3S2P 18650 rappresenta spesso un pratico equilibrio tra autonomia, dimensioni, peso e costo.
Le applicazioni tipiche includono apparecchiature portatili, strumenti di misura, lettori di codici a barre, piccoli dispositivi industriali e sistemi di backup compatti.
Una batteria 3S3P contiene nove celle.
Fornisce capacità e capacità di corrente più elevate rispetto alle configurazioni 3S1P o 3S2P. Potrebbe essere adatto per dispositivi che richiedono un tempo di funzionamento più lungo o una corrente operativa più elevata.
Il numero maggiore di cellule richiede maggiore attenzione a:
Disposizione delle cellule
Dissipazione del calore
Posizionamento del BMS
Disposizione del cablaggio
Supporto meccanico
Isolamento e protezione
Una batteria 3S4P contiene 12 celle.
Offre un maggiore accumulo di energia e una maggiore capacità di corrente teorica pur rimanendo nella classe di tensione 3S. Può essere utilizzato in apparecchiature ad alta potenza o applicazioni che richiedono un funzionamento più lungo tra una ricarica e l'altra.
Prima di scegliere 3S4P, verificare che l'armadio disponga di spazio sufficiente per celle, BMS, isolamento, cablaggio, sensori di temperatura, connettori e supporti strutturali.
L'autonomia può essere stimata utilizzando l'energia della batteria e la potenza del dispositivo:
Autonomia ≈ Energia utilizzabile della batteria ÷ Potenza del dispositivo
L’energia della batteria può essere stimata come:
Energia del pacco = Voltaggio nominale × Capacità del pacco
Ad esempio, considera un pacchetto 3S2P che utilizza celle da 3000 mAh:
Voltaggio nominale: 11,1 V
Capacità del pacco: 6Ah
Energia nominale: 11,1 V × 6 Ah = 66,6 Wh
Potenza del dispositivo: 10 W
Efficienza del sistema: 90%
Autonomia stimata:
66,6 Wh × 90% ÷ 10 W ≈ 5,99 ore
Il tempo di funzionamento effettivo potrebbe essere più breve a causa di:
Carico variabile del dispositivo
Perdite di conversione DC-DC
Invecchiamento della batteria
Bassa o alta temperatura
Tensione di interruzione BMS
Resistenza interna della cella
Resistenza del connettore
Caduta di tensione sul filo
Condizioni di prova della capacità
Per una progettazione OEM, il tempo di esecuzione deve essere verificato con un prototipo rappresentativo sotto il profilo di carico effettivo. Il calcolo dovrebbe tenere conto anche dell'energia utilizzabile, dell'efficienza di conversione, della tensione di interruzione, della temperatura e del profilo di carico effettivo; IL La capacità del pacco batteria 18650 e il metodo di autonomia mettono insieme queste variabili.
Il pacco batteria deve essere dimensionato in base alla richiesta di corrente normale e temporanea.
Confermare l'attrezzatura:
Corrente operativa continua
Corrente di avvio
Corrente di picco
Corrente di picco del motore o dell'attuatore
Picchi di trasmissione wireless
Valutazione della corrente continua BMS
Valutazione della corrente di picco del BMS
Se l'applicazione richiede una corrente maggiore, l'aumento del conteggio in parallelo è solitamente più rilevante dell'aumento del conteggio in serie. Potrebbero essere necessarie anche celle ad alto drenaggio; La selezione della batteria 18650 ad alto consumo si concentra sulla corrente continua, sulla corrente di picco e sui limiti termici.
L'aggiunta di celle in serie aumenta la tensione ma non aumenta automaticamente la corrente disponibile al carico.
La progettazione fisica deve includere qualcosa di più delle celle stesse. Lasciare spazio per:
Diametro e lunghezza delle cellule
Spaziatura delle celle
Fogli isolanti
Strisce di nichel o sbarre di rame
Scheda elettronica BMS
Sensori di temperatura
Fili e connettori
Strutture abitative e di fissaggio
Spazio libero per il montaggio e la manutenzione
Un progetto teorico 3S2P potrebbe non adattarsi all'involucro previsto una volta inclusi il BMS, i materiali di protezione, il cablaggio e il connettore.
Un pacco batteria 3S1P, 3S2P, 3S3P e 3S4P contiene tutti tre gruppi di serie. Pertanto, generalmente richiedono un BMS 3S.
Il BMS dovrebbe corrispondere:
Configurazione a tre celle in serie
Corrente di scarica continua
Corrente di scarica di picco
Corrente di carica
Protezione da sovraccarico
Protezione da scarica eccessiva
Protezione da sovracorrente
Protezione da cortocircuito
Protezione dalla temperatura
Requisiti di bilanciamento delle celle
Un pacchetto 3S richiede comunque che il BMS soddisfi i requisiti di corrente, ricarica, protezione e bilanciamento; queste scelte fanno parte del Progetto BMS per un pacco batteria 18650 . La corrente nominale del BMS dovrebbe essere valutata a livello di gruppo. Un BMS con una corrente nominale inadeguata può limitare le prestazioni o attivare la protezione durante il normale funzionamento. I sistemi di gestione della batteria possono anche monitorare la tensione delle celle, la corrente del pacco e la temperatura come parte della loro strategia di protezione.
Una batteria standard agli ioni di litio 3S richiede normalmente un sistema di ricarica progettato per una tensione di carica massima di 12,6 V.
Il caricabatterie deve corrispondere a:
Chimica della batteria
Conteggio delle serie
Massima tensione di carica
Corrente di carica
Requisiti del BMS
Specifiche del produttore della cella
Non dare per scontato che un normale caricabatterie al piombo-acido da 12 V sia adatto per un pacco batterie agli ioni di litio 3S. La tensione di uscita e il metodo di ricarica potrebbero essere diversi. L'impostazione 12,6 V identifica la tensione di carica massima del pacco, ma il caricabatterie, il limite di corrente, lo stadio terminale e l'ambiente di carica determinano anche se il pacco può essere ricaricato in sicurezza.
Un caricabatterie in CI progettato per batterie multicella agli ioni di litio distingue la tensione di carica per diversi conteggi di serie, inclusi 12,6 V per 3S e 16,8 V per 4S.
I tre gruppi in serie in un pacco 3S possono sviluppare tensioni diverse a causa di:
Variazione della capacità delle celle
Resistenza interna diversa
Temperatura irregolare
Diverse condizioni di invecchiamento
Resistenza di connessione
Distribuzione della corrente non uniforme
Se un gruppo in serie raggiunge una soglia di sovraccarico o di scarica eccessiva prima degli altri, il BMS potrebbe interrompere la carica o lo scaricamento dell'intero gruppo.
Il bilanciamento delle celle aiuta a mantenere i gruppi in serie entro un rapporto di tensione adeguato. Questo è il motivo l'abbinamento delle celle in un pacco batteria 18650 dovrebbe essere completato prima dell'assemblaggio, piuttosto che trattato come una fase successiva di bilanciamento. Il metodo di bilanciamento richiesto dipende dal design del pacco, dalle caratteristiche della cella, dalla corrente operativa, dall'obiettivo di costo e dai requisiti di affidabilità.
Una volta chiariti il numero di serie, la capacità, la corrente, le dimensioni e le funzioni di protezione richieste, il pacco batteria può essere sviluppato come un prodotto integrato piuttosto che come un gruppo di celle sciolte.
ZERNE Le soluzioni di pacchi batteria 18650 possono essere valutate per requisiti quali:
3S1P, 3S2P, 3S3P e altre configurazioni
Voltaggio e capacità personalizzati
Protezione BMS o PCM
Selezione del connettore e del cavo
Alloggiamento batteria e dimensioni meccaniche
Rilevamento della temperatura
Test del campione
Certificazione e produzione in serie
Gli utenti che hanno calcolato la configurazione 3S richiesta possono quindi selezionare un pacchetto pratico in base all'autonomia, alla domanda attuale, allo spazio disponibile e alle condizioni operative.
Diversi errori di progettazione sono comuni quando si costruisce un pacco batteria da 12 V con 18650 celle:
Supponendo che un pacco da 12 V emetta sempre esattamente 12,0 V.
Utilizzo di un pacco 4S in sostituzione diretta di un pacco di classe 3S 12V.
Calcolo della tensione senza calcolo della capacità.
Ignorando l'avvio e la corrente di picco.
Selezionare un caricabatterie solo perché è etichettato '12V.'
Utilizzo di un BMS 4S con un pacco batteria 3S.
Miscelazione di diversi modelli di celle, capacità, età o stati di carica.
Controllare solo la tensione totale del pacco invece di monitorare ciascun gruppo in serie.
Ignorando il calore generato da celle, BMS, cavi e connettori.
Avvio della produzione di massa prima del completamento del prototipo e dei test di carico.
Le celle devono essere abbinate prima dell'assemblaggio e il pacchetto completo deve essere testato nelle effettive condizioni elettriche e meccaniche del dispositivo di destinazione.
Una batteria standard agli ioni di litio 18650 di classe 12 V utilizza solitamente tre celle o tre gruppi di celle parallele collegate in serie. La configurazione minima è 3S1P con tre celle. Il conteggio totale aumenta con il conteggio parallelo.
SÌ. Tre celle agli ioni di litio 18650 compatibili possono essere collegate in serie per creare un pacchetto 3S. Il pacco normalmente ha una tensione nominale di 10,8 V o 11,1 V e una tensione di carica completa di circa 12,6 V.
Una batteria 3S2P contiene sei celle 18650. È composto da tre gruppi in serie, con due celle collegate in parallelo all'interno di ciascun gruppo.
Di solito no. Un pacco 4S ha normalmente una tensione nominale di 14,4 V o 14,8 V e una tensione di carica completa di 16,8 V. Controllare l'intervallo di ingresso consentito dell'apparecchiatura prima di utilizzarla.
Se ciascuna cella ha una capacità di 3000 mAh, un pacco 3S2P fornisce circa 6000 mAh o 6 Ah. La capacità effettiva dipende dalle celle selezionate, dalle condizioni di test, dalla temperatura e dalla corrente di scarica.
Un pacco batteria 3S standard di classe 12 V richiede normalmente un BMS 3S. Il BMS deve inoltre soddisfare la corrente continua, la corrente di picco, la corrente di carica, le soglie di protezione, i requisiti di temperatura e le esigenze di bilanciamento del pacco.
Una batteria standard agli ioni di litio 3S richiede normalmente un caricabatterie o un sistema di ricarica con una tensione di carica massima di 12,6 V. La corrente di carica deve essere compatibile con le celle e il BMS.
No. Una singola cella 18650 ha normalmente una tensione nominale di circa 3,6 V o 3,7 V. Di solito sono necessarie tre celle in serie per un pacco di classe 12V. Un convertitore boost può aumentare la tensione di una cella, ma ciò crea un design elettrico diverso.
Il numero di celle richiesto dipende dalla capacità di ciascuna cella. Con celle da 3000mAh sono necessarie sette celle in parallelo per raggiungere almeno 20Ah:
20Ah ÷ 3Ah ≈ 6,67
La configurazione sarebbe quindi circa 3S7P, contenente 21 celle. Il progetto finale deve inoltre confermare i requisiti attuali, di spazio, BMS, termici e di runtime.
No. Un pacco agli ioni di litio 3S normalmente varia da circa 12,6 V quando è completamente carico a una tensione inferiore durante la scarica. Potrebbe essere necessario un convertitore DC-DC regolato quando il dispositivo necessita di un'uscita stabile.
Un pacco batteria standard agli ioni di litio 18650 di classe 12V utilizza normalmente una configurazione 3S:
3S1P = 3 celle
3S2P = 6 celle
3S3P = 9 celle
3S4P = 12 celle
Il conteggio in serie determina la tensione, mentre il conteggio in parallelo determina la capacità e la capacità di corrente teorica.
Un tipico pacchetto 3S utilizza un BMS 3S e un sistema di ricarica abbinato a una tensione di carica completa di 12,6 V. La configurazione finale dovrebbe tenere conto anche della potenza del dispositivo, della corrente di picco, dell'autonomia richiesta, dello spazio disponibile, della temperatura, del cablaggio, dei connettori e dei requisiti di protezione.
Per le applicazioni OEM, il test del prototipo è essenziale prima della produzione in serie.
