Jak podłączyć akumulatory 18650 szeregowo i równolegle

Akumulatory 18650 można łączyć szeregowo, równolegle lub w kombinacji obu, aby uzyskać wymagane napięcie, pojemność i wydajność prądową.

Połączenie szeregowe zwiększa napięcie pakietu akumulatorów. Połączenie równoległe zwiększa pojemność i teoretyczną wydajność prądową. Na przykład:

• 3S1P oznacza trzy ogniwa 18650 połączone szeregowo.

• 2P oznacza dwie komórki połączone równolegle w każdej grupie.

• 3S2P oznacza trzy grupy szeregowe z dwoma równoległymi komórkami w każdej grupie.

• 4S2P oznacza cztery grupy szeregowe z dwoma równoległymi komórkami w każdej grupie.

Całkowita liczba komórek jest obliczana w następujący sposób:

Całkowita liczba komórek = liczba serii × liczba równoległych

Zestaw akumulatorów 3S2P zawiera zatem sześć ogniw, natomiast akumulator 4S2P zawiera osiem ogniw.

Strukturę połączenia należy wybrać zgodnie z napięciem, wydajnością, prądem, wymiarami i wymaganiami dotyczącymi ochrony urządzenia. W przypadku większości akumulatorów litowo-jonowych wymagany jest również odpowiedni system BMS.

Połączenia szeregowe a połączenia równoległe

Co to jest połączenie szeregowe?

W połączeniu szeregowym zacisk dodatni jednego ogniwa łączy się z zaciskiem ujemnym następnego ogniwa.

Napięcie każdego ogniwa sumuje się, podczas gdy pojemność amperogodzinna pozostaje w przybliżeniu taka sama jak w przypadku jednego ogniwa lub jednej grupy równoległej.

Dla identycznych ogniw 3,7 V, 3000 mAh:

• 1S1P: 3,7 V, 3 Ah

• 2S1P: 7,4 V, 3 Ah

• 3S1P: 11,1 V, 3 Ah

• 4S1P: 14,8 V, 3 Ah

Liczba serii jest wybierana zgodnie z wymaganym zakresem napięcia urządzenia.

Co to jest połączenie równoległe?

W połączeniu równoległym zaciski dodatnie są ze sobą połączone, a zaciski ujemne są ze sobą połączone.

Napięcie pozostaje w przybliżeniu takie samo jak w jednym ogniwie, podczas gdy pojemność wzrasta.

Używanie identycznych ogniw 3,7 V, 3000 mAh:

• 1S1P: 3,7 V, 3 Ah

• 1S2P: 3,7 V, 6 Ah

• 1S3P: 3,7 V, 9 Ah

Liczba połączeń równoległych jest wybierana w zależności od wymaganej pojemności, czasu pracy i wydajności prądowej.

Dlaczego warto używać konfiguracji szeregowo-równoległej?

Większość praktycznych akumulatorów wymaga zarówno określonego napięcia, jak i wystarczającej pojemności. Konfiguracja szeregowo-równoległa łączy dwie metody połączenia.

Na przykład pakiet 3S2P:

• Wykorzystuje trzy grupy serii

• Używa dwóch równoległych komórek w każdej grupie

• Łącznie zawiera sześć komórek

• Zapewnia około dwukrotnie większą pojemność niż pakiet 3S1P

• Zachowuje tę samą klasę napięcia nominalnego co pakiet 3S1P

Co oznaczają 1S, 2S, 3S i 4S?

Litera „S” oznacza liczbę grup ogniw połączonych szeregowo.

Pakiet akumulatorów 1S

Opakowanie 1S zawiera jedną grupę serii.

Może zawierać:

• 1S1P: jedna komórka

• 1S2P: dwie równoległe komórki

• 1S3P: trzy równoległe komórki

Napięcie nominalne pozostaje zbliżone do napięcia jednego ogniwa. Dodanie ogniw równoległych zwiększa pojemność bez zmiany napięcia nominalnego.

Pakiet akumulatorów 2S

Opakowanie 2S zawiera dwie grupy serii.

W przypadku standardowych ogniw litowo-jonowych 3,7 V napięcie nominalne wynosi około 7,4 V. Napięcie pełnego ładowania zależy od specyfikacji ogniwa i systemu ładowania.

Konfigurację 2S można stosować w kompaktowym sprzęcie przenośnym, produktach podręcznych i małych zestawach akumulatorów, które wymagają wyższego napięcia niż może zapewnić pojedyncze ogniwo.

Pakiet akumulatorów 3S

Pakiet 3S zawiera trzy grupy serii.

Przy zastosowaniu standardowych ogniw 3,7 V napięcie nominalne wynosi około 11,1 V. Struktura 3S jest powszechnie stosowana w akumulatorach litowo-jonowych klasy 12 V. The Przykład zestawu akumulatorów 12 V 18650 pokazuje, jak konfiguracja 3S przekłada się na liczbę ogniw, napięcie i pojemność.

Dla zwięzłego przykładu:

• 3S1P = trzy komórki

• 3S2P = sześć komórek

• 3S3P = dziewięć komórek

The Przewodnik po napięciu akumulatora 18650 wyjaśnia, jak zmienia się napięcie nominalne, pełne ładowanie i napięcie odcięcia w zależności od liczby serii.

Pakiet baterii 4S

Pakiet 4S zawiera cztery grupy serii.

W przypadku ogniw 3,7 V napięcie nominalne wynosi około 14,8 V. Ogólnie uważa się, że jest to pakiet o wyższym napięciu niż standardowy pakiet 3S klasy 12 V.

Konfigurację 4S można zastosować, jeśli sprzęt, ładowarka i system zabezpieczający są zaprojektowane dla tego zakresu napięcia.

Co oznaczają 1P, 2P i 3P?

Litera „P” oznacza liczbę ogniw połączonych równolegle w każdej grupie szeregowej.

Konfiguracja 1P

Konfiguracja 1P ma jedną komórkę w każdej grupie równoległej.

Przykłady:

• 1S1P: jedna komórka

• 3S1P: trzy komórki

• 4S1P: cztery komórki

Pojemność każdej grupy szeregowej jest równa pojemności jednego ogniwa.

Konfiguracja 2P

Konfiguracja 2P ma dwie komórki połączone równolegle w każdej grupie.

Przykłady:

• 1S2P: dwie komórki

• 3S2P: sześć komórek

• 4S2P: osiem komórek

Pojemność każdej równoległej grupy jest w przybliżeniu dwukrotnie większa niż pojemność jednego ogniwa.

Konfiguracja 3P

Konfiguracja 3P ma trzy równoległe komórki w każdej grupie.

Przykłady:

• 1S3P: trzy komórki

• 3S3P: dziewięć komórek

• 4S3P: dwanaście komórek

Większa liczba połączeń równoległych zazwyczaj zapewnia większą pojemność i wydajność prądową, ale zwiększa również rozmiar, wagę, koszt i wymagania dotyczące zarządzania ciepłem pakietu akumulatorów. Wpływ zliczania równoległego na pojemność pakietu, energię i czas pracy można oszacować za pomocą Obliczenia pojemności akumulatora 18650 i czasu pracy.

Jak połączenia szeregowe wpływają na napięcie

Podstawowy wzór na napięcie to:

Napięcie znamionowe pakietu = napięcie znamionowe ogniwa × liczba serii

Korzystanie z ogniwa 3,7 V:

Rzeczywisty zakres napięcia zmienia się podczas ładowania i rozładowywania. Do obliczeń pakietu akumulatorów wykorzystywane jest napięcie nominalne, natomiast napięcia pełnego ładowania i odcięcia muszą być dopasowane do wybranego ogniwa i wyposażenia.

Wybierając liczbę serii, sprawdź:

• Wymagane napięcie wejściowe urządzenia

• Maksymalne dozwolone napięcie wejściowe

• Minimalne napięcie robocze

• Napięcie wyjściowe ładowarki

• Liczba serii BMS

• Zakres wejściowy przetwornika DC-DC

Licznik serii nie powinien być wybierany wyłącznie dlatego, że pakiet jest oznaczony jako „12 V” lub „24 V”.

Jak połączenia równoległe wpływają na pojemność

Podstawowy wzór na pojemność to:

Pojemność opakowania (Ah) = Pojemność ogniw (Ah) × Liczba równoległych

Używanie ogniw 3000 mAh lub 3 Ah:

Przykłady 3S2P i 4S2P mają tę samą teoretyczną pojemność, gdy używane są te same ogniwa, ale ich poziomy napięcia są różne, ponieważ ich liczba szeregowa jest inna.

Pojemność należy obliczać na podstawie rzeczywistej pojemności ogniwa, a nie maksymalnej pojemności wydrukowanej na ogólnej etykiecie produktu. Pojemność ogniwa może się różnić w zależności od prądu rozładowania, temperatury, napięcia odcięcia i warunków testowych.

Jak połączenia równoległe wpływają na bieżące możliwości

Ogniwa równoległe mogą również zwiększyć teoretyczną wydajność prądową pakietu akumulatorów.

Uproszczona formuła to:

Możliwość prądu równoległego = prąd ciągły ogniwa × liczba połączeń równoległych

Jeżeli jedno ogniwo ma zdolność ciągłego rozładowania 10A:

• 1P: około 10A

• 2P: około 20A

• 3P: około 30A

Liczby te są szacunkami teoretycznymi. Rzeczywista wydajność prądowa pakietu może być ograniczona przez:

• Ocena BMS

• Taśmy niklowe lub szyny zbiorcze

• Jakość spoiny

• Wskaźnik drutu

• Ocena złącza

• Temperatura ogniwa

• Wewnętrzny opór ogniwa

• Rozpraszanie ciepła przez obudowę

Prąd szczytowy i prąd ciągły należy obliczać osobno. Ogniwo obsługujące krótki impuls może nie nadawać się do ciągłej pracy przy tym samym prądzie. W przypadku sprzętu o dużej mocy należy porównać wartości graniczne prądu ciągłego i szczytowego wybranego ogniwa za pomocą Wybór baterii 18650 o wysokim poborze mocy.

Jak zrozumieć konfiguracje 3S2P i 4S2P

Pakiet akumulatorów 3S2P

Pakiet 3S2P zawiera sześć komórek:

• Trzy grupy serii

• Dwie równoległe komórki w każdej grupie

• Całkowita liczba komórek: 3 × 2 = 6

Korzystanie z ogniw 3,7 V, 3000 mAh:

• Napięcie nominalne: około 11,1 V

• Pojemność: około 6Ah

• Energia nominalna: około 66,6 Wh

Zestaw akumulatorów 4S2P

Pakiet 4S2P zawiera osiem komórek:

• Cztery grupy serii

• Dwie równoległe komórki w każdej grupie

• Całkowita liczba komórek: 4 × 2 = 8

Używanie tych samych komórek:

• Napięcie nominalne: około 14,8 V

• Pojemność: około 6Ah

• Energia nominalna: około 88,8 Wh

Pojemność jest taka sama w obu przykładach, ponieważ w obu przypadkach zastosowano 2P. Energia jest inna, ponieważ pakiet 4S2P ma wyższe napięcie nominalne.

Aby szybko porównać szeregowo, równolegle, pojemność i energię, użyj opcji Kalkulator pakietu akumulatorów 18650.

Jak obliczyć całkowitą liczbę komórek

Całkowita liczba komórek wynosi:

Całkowita liczba komórek = liczba serii × liczba równoległych

Przykłady:

Ten wzór podaje liczbę ogniw elektrycznych. Fizyczny zestaw baterii może wymagać dodatkowego miejsca na:

• Posiadacze komórek

• Izolacja

• BMS

• Czujniki temperatury

• Przewody

• Złącza

• Mieszkania

• Podpory mechaniczne

Jak bezpiecznie połączyć komórki 18650

Użyj dopasowanych komórek

Komórki w tym samym pakiecie powinny mieć:

• Ten sam model

• Ta sama chemia

• Podobna pojemność

• Podobny opór wewnętrzny

• Podobny wiek i historia cyklu

• Podobny stan naładowania przed montażem

Mieszanie ogniw o różnych charakterystykach może skutkować nierównym rozkładem napięcia, temperatury i prądu. W przypadku opakowań produkcyjnych kontrole te stanowią podstawę dopasowanie ogniw w zestawie akumulatorów 18650 , gdzie wspólnie ocenia się pojemność, rezystancję wewnętrzną, napięcie, wiek i konsystencję partii.

Używaj właściwych połączeń elektrycznych

W przypadku akumulatorów produkcyjnych ogniwa cylindryczne są zwykle łączone za pomocą zgrzewanych punktowo pasków niklowych lub odpowiednich szyn zbiorczych.

Bezpośrednie lutowanie przewodów do korpusu ogniwa może spowodować przeniesienie nadmiernej ilości ciepła do ogniwa i uszkodzenie jego wewnętrznej struktury. Sposób podłączenia należy dobrać odpowiednio do prądu pakietu, procesu produkcyjnego i wymogów bezpieczeństwa.

Dodaj izolację i ochronę mechaniczną

W skład zestawu powinny wchodzić odpowiednie:

• Posiadacze komórek

• Papier izolacyjny

• Ochrona terminala

• Papier rybny lub arkusze izolacyjne

• Rękawy ochronne

• Odstępy między komórkami

• Wsparcie mieszkaniowe

Zacisk dodatni i zewnętrzna obudowa ujemna muszą być chronione przed przypadkowym kontaktem z materiałami przewodzącymi. Jeżeli ogniwo zawiera zintegrowany obwód ochronny, jego wymiary i zastosowanie mogą różnić się od ogniwa niezabezpieczonego; chronione i niechronione akumulatory 18650 porównują te dwa formaty.

Unikaj zwarć

Zwarcie może spowodować bardzo duży prąd i szybkie nagrzewanie. Podczas montażu:

• Trzymaj metalowe narzędzia z dala od odsłoniętych zacisków.

• Nie umieszczaj luźnych ogniw razem z przedmiotami przewodzącymi.

• Chronić niedokończone opakowania podczas transportu.

• Sprawdź polaryzację każdej grupy komórkowej.

• Przed nałożeniem ostatecznej izolacji sprawdź paski niklu i punkty spawania.

Nie mieszaj grup serii przypadkowo

Każda grupa serii powinna zawierać komórki o podobnej wydajności. Słaba grupa może ograniczyć cały pakiet akumulatorów i może spowodować przedwczesną aktywację zabezpieczenia. Przed zgrupowaniem ogniw należy sprawdzić pojemność, rezystancję wewnętrzną i zachowanie przy obciążeniu; Testowanie pojemności i stanu baterii 18650 przedstawia praktyczny sposób ich weryfikacji.

Dlaczego akumulator 18650 potrzebuje systemu BMS?

BMS, czyli system zarządzania akumulatorami, monitoruje i chroni akumulatory litowo-jonowe.

BMS jest szczególnie ważny, gdy ogniwa są połączone szeregowo, ponieważ poszczególne grupy mogą nie pozostawać pod dokładnie tym samym napięciem podczas ładowania i rozładowywania.

Typowe funkcje BMS obejmują:

• Ochrona przed przeładowaniem

• Zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem

• Zabezpieczenie nadprądowe

• Zabezpieczenie przed zwarciem

• Monitorowanie temperatury

• Monitorowanie napięcia ogniwa

• Równoważenie komórek

BMS musi być zgodny z konfiguracją zestawu akumulatorów. Zestaw akumulatorów 3S zazwyczaj wymaga 3S BMS, natomiast akumulator 4S wymaga 4S BMS.

Wartość prądu BMS powinna również odpowiadać oczekiwanemu obciążeniu ciągłemu i szczytowemu. Wybór BMS wyłącznie na podstawie liczby serii nie wystarczy.

BMS musi być zaprojektowany w oparciu o liczbę serii pakietu, profil prądu, potrzeby równoważenia i limity ochrony; Konstrukcja zestawu akumulatorów 18650 BMS łączy te wymagania.

Wymagania dotyczące ładowarek dla pakietów szeregowo-równoległych

Ładowarka musi odpowiadać liczbie serii i składowi chemicznemu ogniw.

Wyższa liczba serii wymaga wyższego napięcia ładowania. Ładowarki nie należy wybierać wyłącznie na podstawie etykiety marketingowej akumulatora. The Poradnik bezpiecznego ładowania akumulatorów 18650 wyjaśnia, w jaki sposób napięcie ładowarki, prąd ładowania i czas ładowania powinny być dopasowane do pakietu.

Przed wyborem ładowarki sprawdź:

• Chemia baterii

• Liczba serii

• Maksymalne napięcie ładowania

• Prąd ładowania

• Kompatybilność z BMS-em

• Wymagania dotyczące ładowania urządzenia

• Specyfikacje producenta ogniw

Pakiety 3S i 4S mogą mieć podobną pojemność, jeśli korzystają z tego samego licznika równoległego, ale wymagają różnych ustawień napięcia ładowania.

Typowe błędy podczas podłączania akumulatorów 18650

1. Myląca liczba serii z liczbą równoległą.

2. Zakładając, że 2P oznacza tylko dwa ogniwa w pełnym pakiecie.

3. Mnożenie pojemności przez liczbę serii.

4. Ignorowanie różnicy między napięciem nominalnym a napięciem pełnego ładowania.

5. Używanie ogniw o różnej pojemności lub wieku.

6. Łączenie ogniw o różnym poziomie naładowania.

7. Korzystanie z nieprawidłowo ocenionego BMS.

8. Wybór ładowarki bez sprawdzania liczby serii.

9. Bezpośrednie lutowanie do ogniw bez kontrolowania ciepła.

10. Ignorowanie izolacji wokół zacisku dodatniego.

11. Opieranie się na teoretycznych obliczeniach prądu bez sprawdzania BMS i okablowania.

12. Nieprzetestowanie gotowego akumulatora pod zamierzonym obciążeniem.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica między szeregowym i równoległym podłączeniem akumulatora?

Połączenie szeregowe zwiększa napięcie, podczas gdy połączenie równoległe zwiększa pojemność i teoretyczną wydajność prądową.

Co oznacza 3S2P w zestawie akumulatorów 18650?

3S2P oznacza trzy grupy szeregowe z dwoma ogniwami połączonymi równolegle w każdej grupie. Opakowanie zawiera w sumie sześć ogniw.

Ile ogniw znajduje się w zestawie akumulatorów 4S2P?

Pakiet 4S2P zawiera osiem komórek, ponieważ:

4 × 2 = 8

Czy połączenie akumulatorów 18650 szeregowo zwiększa pojemność?

Nie. Połączenia szeregowe zwiększają napięcie. Pojemność w amperogodzinach pozostaje w przybliżeniu taka sama jak w przypadku jednego ogniwa lub jednej grupy równoległej.

Czy podłączenie akumulatorów 18650 równolegle zwiększa napięcie?

Nie. Połączenia równoległe utrzymują w przybliżeniu to samo napięcie, jednocześnie zwiększając pojemność i wydajność prądową.

Co oznacza 1S3P?

1S3P oznacza jedną grupę szeregową zawierającą trzy równoległe komórki. Wykorzystując ogniwa 3000 mAh, pakiet ma napięcie nominalne około 3,7 V i pojemność 9 Ah.

Jaki BMS jest potrzebny do pakietu 3S2P?

Pakiet 3S2P zazwyczaj wymaga 3S BMS. BMS musi także odpowiadać prądowi ładowania pakietu, ciągłemu prądowi obciążenia, prądowi szczytowemu, wymaganiom temperaturowym i funkcjom zabezpieczającym.

Czy można łączyć równolegle różne ogniwa 18650?

Ogniwa używane w tej samej grupie równoległej powinny mieć ten sam model i podobną pojemność, rezystancję, wiek i stan naładowania. Mieszanie nieodpowiednich ogniw może spowodować nierówny rozkład prądu i zagrożenie dla bezpieczeństwa.

Jak obliczyć pojemność akumulatora szeregowo-równoległego?

Używać:

Pojemność opakowania = Pojemność ogniwa × Liczba równoległych

Liczba szeregowa wpływa na napięcie, podczas gdy liczba równoległa wpływa na pojemność amperogodzinną.

Czy akumulator 3S2P jest mocniejszy niż akumulator 3S1P?

Pakiet 3S2P zwykle zapewnia w przybliżeniu dwukrotnie większą pojemność i teoretyczną wydajność prądową niż pakiet 3S1P wykonany z tych samych ogniw. Rzeczywista moc wyjściowa jest ograniczona przez system BMS, okablowanie, złącza i konstrukcję termiczną.

Niestandardowy projekt akumulatora 18650

Obliczenia szeregowe i równoległe zapewniają podstawę elektryczną pakietu akumulatorów, ale gotowy produkt wymaga również projektu mechanicznego i zabezpieczającego. W przypadku projektów OEM należy również ocenić konfigurację elektryczną urządzenia, biorąc pod uwagę moc urządzenia, czas pracy, dostępną przestrzeń, ładowanie, temperaturę i wymagania dotyczące walidacji w Wybór baterii 18650 dla urządzenia OEM.

Projekty OEM mogą wymagać dostosowania:

• Konfiguracja szeregowa i równoległa

• Woltaż

• Pojemność

• Typ komórki

• BMS

• Złącze

• Długość drutu

• Mieszkania

• Czujnik temperatury

• Konstrukcja montażowa

ZERNE’a Rozwiązania akumulatorów 18650 obsługują niestandardowy dobór ogniw, integrację z systemem BMS, konfigurację złączy, testowanie próbek i wymagania produkcyjne.

W przypadku projektów o określonych wymiarach, pojemności, napięciu lub wymaganiach prądowych, Niestandardowe rozwiązania w zakresie akumulatorów 18650 można opracować w oparciu o warunki elektryczne i mechaniczne sprzętu.

Wniosek

Łączenie akumulatorów 18650 szeregowo i równolegle pozwala zestawowi akumulatorów spełnić różne wymagania dotyczące napięcia, pojemności i prądu.

Główne zasady to:

• Liczba serii określa napięcie.

• Liczba równoległa określa pojemność.

• Ogniwa równoległe mogą również zwiększyć teoretyczną wydajność prądową.

• Całkowita liczba komórek równa liczbie serii pomnożonej przez liczbę równoległą.

• 3S2P zawiera sześć komórek.

• 4S2P zawiera osiem komórek.

• BMS musi odpowiadać liczbie serii i bieżącym wymaganiom.

• Ogniwa powinny być dopasowane i odpowiednio izolowane.

• Ładowarka musi pasować do składu chemicznego akumulatora i konfiguracji szeregowej.

Prawidłowy projekt musi uwzględniać więcej niż tylko etykietę połączenia. Specyfikacje ogniw, ochrona BMS, okablowanie, warunki termiczne, przestrzeń w obudowie, wymagania dotyczące ładowarki i rzeczywiste obciążenie urządzenia powinny zostać zweryfikowane przed rozpoczęciem produkcji.