Siri lwn. Pek Bateri Selari: Konfigurasi Mana Yang Sesuai dengan Peranti OEM?

Cara sel litium-ion disambungkan menentukan kelakuan elektrik asas pek bateri.

• Sambungan siri meningkatkan voltan.

• Sambungan selari meningkatkan kapasiti dan keupayaan semasa.

• Konfigurasi siri selari meningkatkan voltan dan kapasiti pada masa yang sama.

Untuk peranti OEM, konfigurasi pek bateri yang betul mesti sepadan:

• Julat voltan peranti

• Kapasiti yang diperlukan

• Arus berterusan dan puncak

• Sasaran masa jalan

• Reka bentuk pengecas

• Keperluan BMS atau PCM

• Ruang pemasangan yang tersedia

• Had berat dan haba

• Keperluan pengeluaran dan ujian

Oleh itu, memilih antara siri dan selari bukan sahaja pengiraan elektrik. Ia adalah keputusan reka bentuk peringkat sistem.

Jawapan Pantas: Siri lwn. Pek Bateri Selari

Contohnya, menggunakan sel 3.7 V, 2500 mAh:

• 2S1P = 7.4 V, 2500 mAh

• 1S2P = 3.7 V, 5000 mAh

• 2S2P = 7.4 V, 5000 mAh

Konfigurasi yang betul bergantung pada voltan sasaran, kapasiti, arus dan reka bentuk mekanikal.

1. Apakah Maksud 'S' dan 'P'?

Konfigurasi pek bateri biasanya ditulis menggunakan huruf S dan P.

Siri S Means

Nombor sebelum S menunjukkan bilangan sel atau kumpulan sel yang disambungkan secara bersiri.

Contoh:

• 1S: satu kumpulan sel dalam siri

• 2S: dua kumpulan sel dalam siri

• 3S: tiga kumpulan sel dalam siri

• 4S: empat kumpulan sel dalam siri

Sambungan siri meningkatkan voltan.

P Bermaksud Selari

Nombor sebelum P menunjukkan bilangan sel yang disambung secara selari dalam setiap kumpulan siri.

Contoh:

• 1P: satu sel dalam setiap kumpulan selari

• 2P: dua sel selari

• 3P: tiga sel selari

• 4P: empat sel selari

Sambungan selari meningkatkan kapasiti dan keupayaan semasa.

Jumlah Kiraan Sel

Jumlah bilangan sel ialah:

Jumlah sel = S × P

Contohnya:

• 2S1P = 2 sel

• 1S2P = 2 sel

• 2S2P = 4 sel

• 3S2P = 6 sel

2. Cara Pek Bateri Siri Berfungsi

Sel yang disambung secara bersiri disambungkan hujung ke hujung. Terminal positif satu sel bersambung ke terminal negatif sel seterusnya.

Untuk sel yang dipadankan dalam siri:

Voltan pek = Voltan sel × Bilangan sel dalam siri

Kapasiti amp-jam kekal lebih kurang sama dengan kapasiti satu sel atau satu kumpulan selari.

Contoh: Pek 2S1P

Andaikan setiap sel mempunyai:

• Voltan nominal: 3.7 V

• Kapasiti: 2500 mAh

Pek 2S1P menyediakan:

• Voltan: 3.7 V × 2 = 7.4 V

• Kapasiti: 2500 mAh

• Tenaga: 7.4 V × 2.5 Ah = 18.5 Wh

Hasilnya ialah:

7.4 V, 2500 mAh, 18.5 Wh

Contoh: Pek 3S1P

Menggunakan sel yang sama:

• Voltan: 3.7 V × 3 = 11.1 V

• Kapasiti: 2500 mAh

• Tenaga: 11.1 V × 2.5 Ah = 27.75 Wh

Hasilnya ialah:

11.1 V, 2500 mAh, 27.75 Wh

Konfigurasi siri sesuai apabila peranti atau sistem kuasa memerlukan voltan nominal yang lebih tinggi.

3. Cara Pek Bateri Selari Berfungsi

Sel yang disambung secara selari mempunyai terminal positifnya disambung bersama dan terminal negatifnya disambungkan bersama.

Untuk sel yang dipadankan secara selari:

Kapasiti pek = Kapasiti sel × Bilangan sel selari

Voltan kekal lebih kurang sama dengan voltan satu sel atau satu kumpulan siri.

Contoh: Pek 1S2P

Andaikan setiap sel mempunyai:

• Voltan nominal: 3.7 V

• Kapasiti: 2500 mAh

Pek 1S2P menyediakan:

• Voltan: 3.7 V

• Kapasiti: 2500 mAh × 2 = 5000 mAh

• Tenaga: 3.7 V × 5 Ah = 18.5 Wh

Hasilnya ialah:

3.7 V, 5000 mAh, 18.5 Wh

Konfigurasi selari sesuai apabila peranti beroperasi pada voltan yang sama seperti satu sel atau kumpulan siri tetapi memerlukan lebih banyak kapasiti, masa jalan yang lebih lama atau keupayaan arus yang lebih tinggi.

4. Siri lwn Selari: Apakah Perubahan?

Formula kapasiti terperinci diliputi dalam Cara Mengira Kapasiti Pek Bateri Litium-Ion.

5. Apakah Pek Bateri Selari Siri?

Kebanyakan pek bateri OEM tersuai menggunakan gabungan sambungan siri dan selari.

Pek siri selari menggunakan:

• Sambungan siri untuk mencapai voltan yang diperlukan;

• Sambungan selari untuk mencapai kapasiti yang diperlukan dan keupayaan semasa.

Contoh: Pek 2S2P

Menggunakan empat sel 3.7 V, 2500 mAh:

• Bilangan siri: 2

• Kiraan selari: 2

• Jumlah sel: 4

• Voltan nominal: 7.4 V

• Kapasiti: 5000 mAh

• Tenaga: 37 Wj

Pengiraan:

3.7 V × 2 = 7.4 V

2500 mAh × 2 = 5000 mAh

7.4 V × 5 Ah = 37 Wh

Hasilnya ialah:

7.4 V, 5000 mAh, 37 Wh

Konfigurasi 2S2P mungkin sesuai untuk peranti OEM yang memerlukan platform 7.4 V dan lebih banyak tenaga daripada yang boleh disediakan oleh pek 2S1P.

6. Perbandingan Praktikal Menggunakan Dua Sel Yang Sama

Menggunakan dua sel 3.7 V, 2500 mAh yang serupa, sel boleh disambungkan dengan cara yang berbeza.

Kedua-dua konfigurasi mengandungi lebih kurang tenaga nominal yang sama kerana mereka menggunakan dua sel yang sama. Walau bagaimanapun, mereka tidak boleh ditukar ganti.

Peranti mesti direka bentuk untuk yang betul:

• Voltan masukan;

• Mengecas voltan;

• semasa;

• BMS;

• Penyambung;

• Susun atur mekanikal.

Ini adalah perkara penting untuk reka bentuk OEM: dua pek bateri boleh mempunyai watt-jam yang serupa tetapi masih tidak sesuai untuk produk yang sama.

7. Bilakah Peranti OEM Perlu Menggunakan Konfigurasi Siri?

Konfigurasi siri biasanya dipertimbangkan apabila peranti memerlukan voltan yang lebih tinggi daripada yang boleh disediakan oleh satu sel.

Sebab biasa termasuk:

• Motor atau sistem kuasa memerlukan voltan yang lebih tinggi;

• Voltan yang lebih tinggi boleh mengurangkan arus untuk tahap kuasa tertentu;

• Peranti sudah menggunakan seni bina elektrik 2S, 3S atau 4S;

• Input voltan yang lebih tinggi diperlukan untuk penukar atau pengawal motor;

• Komponen sistem yang tersedia direka untuk platform voltan yang ditetapkan.

Untuk beban kuasa malar:

Arus = Kuasa ÷ Voltan

Pada kuasa yang sama, voltan bateri yang lebih tinggi boleh mengurangkan arus yang dikeluarkan dari pek. Ini boleh menjejaskan saiz konduktor, pemilihan penyambung dan reka bentuk pengurusan kuasa.

Walau bagaimanapun, voltan yang lebih tinggi tidak bermakna prestasi yang lebih baik secara automatik. Peranti elektronik, pengecas, penebat, BMS dan pengawal motor mesti menyokong voltan yang dipilih.

Untuk perbandingan aras voltan praktikal, lihat Pek Bateri 7.4V lwn. 11.1V lwn. 14.8V.

8. Bilakah Peranti OEM Perlu Menggunakan Konfigurasi Selari?

Konfigurasi selari biasanya dipertimbangkan apabila peranti memerlukan lebih banyak kapasiti atau arus yang lebih tinggi pada voltan nominal yang sama.

Sebab biasa termasuk:

• Masa jalan yang lebih lama diperlukan;

• Arus berterusan yang lebih tinggi;

• Permintaan semasa tinggi yang pendek;

• Lebih banyak tenaga dalam platform voltan yang sama;

• Penggunaan sel dengan kapasiti individu terhad;

• Perlu mengedarkan arus merentas berbilang sel.

Sel selari boleh berkongsi arus, tetapi reka bentuk mesti mengambil kira:

• Padanan sel;

• Pengedaran semasa;

• Rintangan sambungan;

• Suhu sel;

• Kualiti kimpalan;

• BMS atau reka bentuk perlindungan;

• Sokongan mekanikal.

Sel selari tidak boleh dianggap sama secara automatik. Perbezaan dalam rintangan dalaman atau keadaan cas boleh menjejaskan perkongsian semasa dan konsistensi pek jangka panjang.

9. Keperluan Padanan Sel

Pek bateri siri dan selari kedua-duanya memerlukan sel yang serasi.

Sel yang digunakan dalam pek yang sama hendaklah dipadankan dengan ciri-ciri yang berkaitan seperti:

• Model;

• Kapasiti nominal;

• Voltan;

• Rintangan dalaman;

• Kumpulan pengeluaran;

• Keadaan penuaan;

• Sejarah suhu.

Mengapa Pemadanan Penting dalam Pek Siri

Dalam pek siri, sel yang paling lemah mungkin mencapai had voltan atas atau bawah sebelum sel lain. Ini boleh mengurangkan kapasiti pek yang boleh digunakan dan menyebabkan pemotongan perlindungan pramatang.

Mengapa Pemadanan Penting dalam Pek Selari

Dalam kumpulan selari, sel dengan voltan atau rintangan dalaman yang berbeza mungkin tidak berkongsi arus secara sama rata. Satu sel mungkin membawa lebih banyak beban atau menerima lebih banyak arus pengecasan daripada yang lain.

Untuk mendapatkan maklumat lanjut tentang ketidakkonsistenan pek dan perbezaan sel, lihat Mengapa Pek Bateri Litium-Ion Menjadi Tidak Konsisten dan Perkara yang Perlu Dilakukan.

10. Keperluan BMS untuk Pek Siri dan Selari

Sistem pengurusan bateri mesti sepadan dengan konfigurasi pek.

Pek Siri

Pek dengan berbilang sel dalam siri biasanya memerlukan pemantauan kumpulan sel individu.

BMS mungkin perlu menyediakan:

• Pemantauan voltan sel;

• Pengimbangan sel;

• Perlindungan cas berlebihan;

• Perlindungan lebihan pelepasan;

• Perlindungan arus lebih;

• Perlindungan litar pintas;

• Pemantauan suhu.

Apabila bilangan siri bertambah, BMS mesti direka bentuk untuk bilangan sel yang sepadan.

Pek Selari

Sel selari mungkin berkongsi titik pengukuran voltan yang sama, tetapi BMS atau sistem perlindungan masih perlu mengambil kira:

• Jumlah arus;

• Padanan sel;

• Suhu;

• Tingkah laku mengecas;

• Rintangan sambungan;

• Keadaan kerosakan.

Pek Siri-Sejajar

Pek selari siri biasanya memerlukan BMS memantau setiap kumpulan siri sambil menguruskan jumlah semasa pek.

BMS hendaklah dipilih semasa peringkat reka bentuk bateri, bukan ditambah selepas konfigurasi sel dimuktamadkan.

11. Keperluan Pengecasan

Konfigurasi siri dan selari memerlukan pertimbangan pengecasan yang berbeza.

Pengecasan Siri

Pengecas mesti menyokong jumlah voltan siri.

Contohnya:

• Pek 1S: pengecas direka untuk satu sel;

• Pek 2S: pengecas direka untuk bateri 2S;

• Pek 3S: pengecas direka untuk bateri 3S;

• Pek 4S: pengecas direka untuk bateri 4S.

Pengecas yang direka untuk satu sel tidak boleh digunakan secara langsung dengan pek berbilang siri.

Pengecasan Selari

Pek selari masih menggunakan voltan satu sel atau satu kumpulan siri, tetapi sistem pengecasan mungkin perlu membekalkan lebih arus atau menerima masa pengecasan yang lebih lama.

Pengecasan Siri-Sejajar

Sistem pengecasan mesti sepadan dengan kedua-duanya:

• Jumlah voltan siri;

• Keperluan kapasiti pek dan pengecasan semasa.

Pengecas, bateri dan BMS harus diuji sebagai satu sistem.

12. Padankan Konfigurasi dengan Peranti OEM

Konfigurasi yang betul bergantung pada keperluan sebenar peranti.

Ini hanyalah panduan pemilihan awal. Konfigurasi akhir juga harus diperiksa terhadap permintaan semasa, dimensi, pengecasan, suhu dan keperluan pengeluaran.

13. Contoh OEM: Memilih Konfigurasi untuk Peranti 7.4 V

Andaikan produk OEM memerlukan:

• Voltan nominal: kira-kira 7.4 V;

• Kapasiti sasaran: 5000 mAh;

• Arus berterusan: sederhana;

• Petak bateri segi empat tepat padat;

• Operasi boleh dicas semula;

• Pemantauan peringkat sel.

Konfigurasi awal mungkin:

2S2P menggunakan sel 3.7 V, 2500 mAh

Pengiraan:

• Voltan: 3.7 V × 2 = 7.4 V;

• Kapasiti: 2500 mAh × 2 = 5000 mAh;

• Jumlah sel: 2 × 2 = 4 sel;

• Tenaga nominal: 7.4 V × 5 Ah = 37 Wh.

Pasukan reka bentuk kemudiannya mesti mengesahkan:

• Sama ada julat voltan 2S serasi dengan peranti;

• Sama ada BMS 2S dengan pengimbangan diperlukan;

• Sama ada sel boleh menyokong arus;

• Sama ada pengecas direka untuk 2S;

• Sama ada pek itu sesuai dengan kepungan;

• Sama ada penyambung menyokong arus yang diperlukan;

• Sama ada bateri melepasi ujian yang dirancang.

milik ZERNE Halaman pek bateri litium 7.4V boleh digunakan sebagai rujukan peringkat produk untuk konfigurasi pek bateri 2S, manakala reka bentuk tersuai harus dinilai berbanding peranti OEM sebenar.

14. Contoh Tatarajah untuk Peranti Voltan Lebih Tinggi

Andaikan produk OEM lain memerlukan:

• Voltan nominal: kira-kira 11.1 V;

• Kapasiti: 5000 mAh;

• Output stabil semasa operasi berterusan.

Konfigurasi awal mungkin:

3S2P menggunakan sel 3.7 V, 2500 mAh

Pengiraan:

• Voltan: 3.7 V × 3 = 11.1 V;

• Kapasiti: 2500 mAh × 2 = 5000 mAh;

• Jumlah sel: 3 × 2 = 6 sel;

• Tenaga nominal: 11.1 V × 5 Ah = 55.5 Wh.

Pek 11.1 V memerlukan pengecas dan BMS yang direka bentuk untuk konfigurasi 3S.

Untuk rujukan produk sedia ada, lihat ZERNE's Halaman pek bateri litium 11.1V.

15. Pertimbangan Reka Bentuk Mekanikal

Sambungan siri dan selari juga mempengaruhi susun atur pek fizikal.

Pereka bentuk harus mempertimbangkan:

• Orientasi sel;

• Jarak sel;

• Mata kimpalan;

• Bar bas atau konduktor;

• Penebat;

• lokasi BMS;

• Penghalaan kabel;

• Kedudukan penyambung;

• Dimensi perumahan;

• Pelesapan haba;

• Titik pemasangan;

• Getaran dan impak.

Konfigurasi yang betul secara elektrik mungkin masih tidak sesuai jika ia tidak sesuai dengan kepungan yang tersedia.

Untuk pek sel silinder, susunan sel boleh menjejaskan lebar, panjang dan ketinggian pek. Untuk pek sel kantung, lokasi tab bersiri dan selari mungkin mempengaruhi susun atur dalaman dan keluar kabel.

Kelegaan petak bateri terperinci, elaun mampatan dan bengkak hendaklah dikendalikan secara berasingan dalam Reka Bentuk Petak Bateri LiPo: Pembersihan & Bengkak.

16. Kesilapan Reka Bentuk Siri dan Selari Biasa

Kesilapan 1: Andaikan Siri Meningkatkan mAh

Sambungan siri meningkatkan voltan, biasanya bukan kapasiti amp-jam.

Kesilapan 2: Andaikan Selari Meningkatkan Voltan

Sel selari mengekalkan voltan yang lebih kurang sama seperti satu sel atau satu kumpulan siri.

Kesilapan 3: Menggunakan Pengecas untuk Kiraan Siri yang Salah

Pengecas untuk pek 1S tidak sesuai untuk pek 2S, 3S atau 4S.

Kesilapan 4: Menyambungkan Sel Tidak Ditandingi

Kapasiti yang berbeza, rintangan atau keadaan penuaan boleh mengurangkan konsistensi pek dan prestasi yang boleh digunakan.

Kesilapan 5: Memilih BMS Selepas Reka Letak Pek

Kiraan siri, permintaan semasa dan keperluan komunikasi harus diketahui sebelum BMS dipilih.

Kesilapan 6: Membandingkan Hanya mAh

Pek 3.7 V, 5000 mAh dan pek 7.4 V, 5000 mAh tidak mengandungi jumlah tenaga yang sama.

Kesilapan 7: Mengabaikan Arus Puncak

Konfigurasi mesti menyokong permintaan puncak peranti, bukan sahaja arus puratanya.

17. Senarai Semak Pek Bateri Siri dan Selari

Sebelum meluluskan konfigurasi bateri, sahkan:

• Voltan nominal peranti;

• Voltan minimum dan maksimum peranti;

• Kapasiti sasaran;

• Arus berterusan;

• Arus puncak;

• Kiraan siri yang diperlukan;

• Kiraan selari yang diperlukan;

• Model dan kapasiti sel;

• Jumlah bilangan sel;

• Keperluan padanan sel;

• BMS atau struktur PCM;

• Keserasian pengecas;

• Penarafan penyambung dan kabel;

• Kesesuaian mekanikal;

• Keadaan suhu;

• Sasaran masa larian;

• Keperluan ujian;

• Jumlah pengeluaran yang dijangkakan.

Untuk kriteria reka bentuk bateri yang lebih luas, lihat Reka Bentuk Pek Bateri Litium-Ion: Voltan, Kapasiti, BMS dan Masa Jalan.

Soalan Lazim

Apakah perbezaan antara pek bateri siri dan selari?

Pek bateri bersiri meningkatkan voltan, manakala pek bateri selari meningkatkan kapasiti dan keupayaan semasa. Pek siri selari menggabungkan kedua-dua kesan.

Adakah penyambungan bateri secara bersiri meningkatkan kapasiti?

Biasanya, tidak. Menyambungkan sel yang sama kapasiti secara bersiri meningkatkan voltan manakala kapasiti amp-jam kekal lebih kurang sama.

Adakah penyambungan bateri secara selari meningkatkan voltan?

Biasanya, tidak. Menyambungkan sel voltan yang sama secara selari meningkatkan kapasiti sambil mengekalkan voltan yang lebih kurang sama.

Apakah maksud 2S2P?

2S2P bermaksud dua kumpulan sel yang disambungkan secara bersiri, dengan dua sel disambung secara selari dalam setiap kumpulan. Ia mengandungi empat sel secara keseluruhan.

Berapakah kapasiti pek 2S2P menggunakan sel 2500 mAh?

Kapasiti pek adalah kira-kira 5000 mAh. Jika sel mempunyai voltan nominal 3.7 V, voltan pek adalah lebih kurang 7.4 V.

Adakah pek bateri siri memerlukan BMS?

Pek bateri litium berbilang siri biasanya memerlukan perlindungan dan pengimbangan yang sesuai. Struktur BMS yang tepat bergantung pada kimia sel, kiraan siri, arus, pengecas dan aplikasi.

Adakah pek bateri selari siri lebih baik daripada pek siri sahaja atau selari sahaja?

Tidak secara automatik. Konfigurasi siri selari berguna apabila peranti memerlukan voltan yang lebih tinggi dan kapasiti yang lebih tinggi, tetapi pilihan terakhir bergantung pada aplikasi dan kekangan fizikal.

Bolehkah sel bateri yang berbeza disambung secara selari?

Sel tidak boleh disambungkan bersama secara santai jika ia berbeza dalam model, kapasiti, voltan, rintangan dalaman atau keadaan. Reka bentuk bateri yang layak harus menggunakan sel yang serasi dan dipadankan dengan betul.

Kesimpulan

Peraturan asas untuk konfigurasi pek bateri ialah:

Siri meningkatkan voltan.

Selari meningkatkan kapasiti dan keupayaan semasa.

Siri-selari meningkatkan kedua-dua voltan dan kapasiti.

Untuk peranti OEM, konfigurasi yang betul juga mesti sepadan:

• Julat voltan;

• Kapasiti dan tenaga;

• Permintaan semasa;

• Pengecas;

• BMS;

• Padanan sel;

• Ruang mekanikal;

• Penyambung;

• Suhu;

• Keperluan ujian.

Contohnya:

• 2S1P menyediakan voltan yang lebih tinggi;

• 1S2P menyediakan kapasiti yang lebih tinggi pada voltan sel yang sama;

• 2S2P menyediakan kedua-dua voltan yang lebih tinggi dan kapasiti yang lebih tinggi.

Jika anda sedang membangunkan pek bateri tersuai, kongsi voltan peranti, sasaran kapasiti, permintaan semasa, dimensi, kaedah pengecasan dan kuantiti yang dijangkakan dengan pasukan teknikal ZERNE. ZERNE menyediakan penyelesaian pek bateri litium tersuai untuk projek OEM dan ODM dan boleh membantu menilai konfigurasi siri, selari atau siri selari yang sesuai.