Как подключить батареи 18650 последовательно и параллельно

Аккумуляторы 18650 можно подключать последовательно, параллельно или в комбинации того и другого для достижения требуемого напряжения, емкости и тока.

Последовательное соединение увеличивает напряжение аккумуляторной батареи. Параллельное соединение увеличивает мощность и теоретический ток. Например:

• 3S1P означает три последовательно соединенных элемента 18650.

• 2P означает две ячейки, соединенные параллельно внутри каждой группы.

• 3S2P означает три последовательные группы по две параллельные ячейки в каждой группе.

• 4S2P означает четыре последовательные группы по две параллельные ячейки в каждой группе.

Общее количество клеток рассчитывается как:

Общее количество ячеек = количество серий × количество параллельных

Таким образом, аккумуляторная батарея 3S2P содержит шесть ячеек, а аккумуляторная батарея 4S2P — восемь ячеек.

Структуру подключения следует выбирать в соответствии с напряжением, мощностью, током, размерами и требованиями защиты оборудования. Для большинства литий-ионных аккумуляторных батарей также требуется подходящая система BMS.

Последовательные и параллельные соединения

Что такое последовательное соединение?

При последовательном соединении положительная клемма одной ячейки соединяется с отрицательной клеммой следующей ячейки.

Напряжение каждой ячейки суммируется, при этом емкость в ампер-часах остается примерно такой же, как у одной ячейки или одной параллельной группы.

Для идентичных аккумуляторов 3,7 В, 3000 мАч:

• 1S1P: 3,7 В, 3 Ач

• 2S1P: 7,4 В, 3 Ач

• 3S1P: 11,1 В, 3 Ач

• 4S1P: 14,8 В, 3 Ач

Количество серий выбирается в соответствии с требуемым диапазоном напряжений оборудования.

Что такое параллельное соединение?

При параллельном соединении положительные клеммы соединяются вместе, а отрицательные клеммы соединяются вместе.

Напряжение остается примерно таким же, как на одной ячейке, а емкость увеличивается.

Использование идентичных элементов питания 3,7 В, 3000 мАч:

• 1S1P: 3,7 В, 3 Ач

• 1S2P: 3,7 В, 6 Ач

• 1S3P: 3,7 В, 9 Ач

Количество параллельных устройств выбирается в соответствии с требуемой мощностью, временем работы и текущими возможностями.

Зачем использовать последовательно-параллельную конфигурацию?

Для большинства практичных аккумуляторных блоков требуется как определенное напряжение, так и достаточная емкость. Последовательно-параллельная конфигурация сочетает в себе два метода подключения.

Например, пакет 3S2P:

• Использует три группы серий

• Использует две параллельные ячейки в каждой группе.

• Всего содержит шесть ячеек

• Обеспечивает примерно вдвое большую емкость, чем блок 3S1P.

• Поддерживает тот же класс номинального напряжения, что и блок 3S1P.

Что означают 1S, 2S, 3S и 4S?

Буква «S» означает количество групп ячеек, соединенных последовательно.

1S аккумулятор

Пакет 1С содержит одну группу серий.

Он может содержать:

• 1С1П: одна ячейка

• 1С2П: две параллельные ячейки

• 1С3П: три параллельные ячейки

Номинальное напряжение остается близким к напряжению одной ячейки. Добавление параллельных ячеек увеличивает емкость без изменения номинального напряжения.

2S аккумуляторная батарея

Пакет 2S содержит две группы серий.

Для стандартных литий-ионных элементов напряжением 3,7 В номинальное напряжение составляет примерно 7,4 В. Напряжение полной зарядки зависит от спецификации элемента и системы зарядки.

Конфигурацию 2S можно использовать в компактном портативном оборудовании, портативных устройствах и небольших аккумуляторных блоках, которым требуется более высокое напряжение, чем может обеспечить один элемент.

Аккумулятор 3S

Пакет 3S содержит три группы серий.

При использовании стандартных элементов 3,7 В номинальное напряжение составляет примерно 11,1 В. Структура 3S обычно используется в литий-ионных аккумуляторах класса 12 В. Пример аккумуляторной батареи 18650 на 12 В показывает, как конфигурация 3S преобразуется в количество ячеек, напряжение и емкость.

Для краткого примера:

• 3С1П = три ячейки

• 3S2P = шесть ячеек

• 3S3P = девять ячеек

В руководстве по напряжению аккумулятора 18650 объясняется, как номинальное напряжение, напряжение полной зарядки и напряжение отключения изменяются в зависимости от количества серий.

Аккумулятор 4S

Пакет 4S содержит четыре группы серий.

При использовании элементов 3,7 В номинальное напряжение составляет примерно 14,8 В. Обычно он считается блоком с более высоким напряжением, чем стандартный блок 3S класса 12 В.

Конфигурацию 4S можно использовать, когда оборудование, зарядное устройство и система защиты рассчитаны на этот диапазон напряжений.

Что означают 1P, 2P и 3P?

Буква «П» означает количество ячеек, соединенных параллельно внутри каждой группы серий.

Конфигурация 1P

Конфигурация 1P имеет по одной ячейке в каждой параллельной группе.

Примеры:

• 1С1П: одна ячейка

• 3С1П: три ячейки

• 4С1П: четыре ячейки

Емкость каждой группы серий равна емкости одной ячейки.

2P-конфигурация

В конфигурации 2P две ячейки соединены параллельно в каждой группе.

Примеры:

• 1С2П: две ячейки

• 3С2П: шесть ячеек

• 4С2П: восемь ячеек

Емкость каждой параллельной группы примерно в два раза превышает емкость одной ячейки.

3P-конфигурация

Конфигурация 3P имеет три параллельные ячейки в каждой группе.

Примеры:

• 1С3П: три ячейки

• 3С3П: девять ячеек

• 4С3П: двенадцать ячеек

Более высокое число параллельных соединений обычно обеспечивает большую емкость и ток, но также увеличивает размер, вес, стоимость и требования к управлению теплом аккумуляторного блока. Влияние параллельного подсчета на емкость аккумулятора, энергию и время работы можно оценить с помощью Емкость аккумуляторной батареи 18650 и расчет времени автономной работы.

Как последовательные соединения влияют на напряжение

Основная формула напряжения:

Номинальное напряжение пакета = Номинальное напряжение ячейки × Количество серий

Использование элемента 3,7 В:

Фактический диапазон напряжения изменяется во время зарядки и разрядки. Номинальное напряжение используется для расчета аккумуляторной батареи, а напряжения полной зарядки и отключения должны соответствовать выбранному элементу и оборудованию.

При выборе количества серий проверьте:

• Требуемое входное напряжение устройства

• Максимально допустимое входное напряжение

• Минимальное рабочее напряжение

• Выходное напряжение зарядного устройства

• Количество серий BMS

• Входной диапазон преобразователя постоянного тока

Количество серий не следует выбирать только потому, что на упаковке имеется маркировка «12 В» или «24 В».

Как параллельные соединения влияют на емкость

Базовая формула емкости:

Емкость упаковки (Ач) = Емкость ячейки (Ач) × Число параллельных вычислений

Использование аккумуляторов емкостью 3000 мАч или 3 Ач:

Примеры 3S2P и 4S2P имеют одинаковую теоретическую емкость при использовании одних и тех же элементов, но уровни их напряжения различны, поскольку количество их серий различно.

Емкость следует рассчитывать на основе фактической емкости элемента, а не максимальной емкости, указанной на общей этикетке продукта. Емкость элемента может варьироваться в зависимости от тока разряда, температуры, напряжения отсечки и условий испытаний.

Как параллельные соединения влияют на текущую мощность

Параллельные элементы также могут увеличить теоретическую токовую мощность аккумуляторной батареи.

Упрощенная формула:

Допустимый параллельный ток = непрерывный ток ячейки × количество параллельных вычислений

Если один элемент имеет номинал непрерывного разряда 10 А:

• 1П: примерно 10А

• 2П: примерно 20А

• 3P: примерно 30А

Эти цифры являются теоретическими оценками. Фактический ток аккумуляторной батареи может быть ограничен:

• Рейтинг БМС

• Никелевые полосы или шины

• Качество сварки

• Калибр проволоки

• Рейтинг разъема

• Температура ячейки

• Внутреннее сопротивление ячейки

• Рассеяние тепла корпуса

Пиковый ток и постоянный ток следует рассчитывать отдельно. Ячейка, поддерживающая короткий импульс, может оказаться непригодной для непрерывной работы при том же токе. Для оборудования высокой мощности следует сравнить пределы непрерывного и пикового тока выбранной ячейки, используя Выбор аккумулятора 18650 с высоким потреблением тока.

Как понять конфигурации 3S2P и 4S2P

Аккумулятор 3S2P

Пакет 3S2P содержит шесть ячеек:

• Три группы серий

• Две параллельные ячейки в каждой группе

• Общее количество клеток: 3 × 2 = 6

Использование элементов 3,7 В, 3000 мАч:

• Номинальное напряжение: примерно 11,1 В

• Емкость: примерно 6 Ач

• Номинальная энергия: около 66,6 Втч.

Аккумулятор 4S2P

Пакет 4S2P содержит восемь ячеек:

• Четыре группы серий

• Две параллельные ячейки в каждой группе

• Общее количество клеток: 4 × 2 = 8

Используя те же ячейки:

• Номинальное напряжение: примерно 14,8 В

• Емкость: примерно 6 Ач

• Номинальная энергия: около 88,8 Втч

Емкость одинакова в обоих примерах, поскольку оба используют 2P. Энергия другая, поскольку блок 4S2P имеет более высокое номинальное напряжение.

Для быстрого сравнения последовательного, параллельного, мощности и энергии используйте команду Калькулятор аккумуляторной батареи 18650.

Как рассчитать общее количество клеток

Общее количество клеток составляет:

Общее количество ячеек = количество серий × количество параллельных

Примеры:

Эта формула обеспечивает количество электрических ячеек. Физическому аккумуляторному блоку может потребоваться дополнительное место для:

• Держатели ячеек

• Изоляция

• БМС

• Датчики температуры

• Провода

• Разъемы

• Жилье

• Механические опоры

Как безопасно подключить ячейки 18650

Используйте совпадающие ячейки

Ячейки в одной упаковке должны иметь:

• Та же модель

• Та самая химия

• Аналогичная мощность

• Аналогичное внутреннее сопротивление

• Похожий возраст и история цикла

• Аналогичное состояние заряда перед сборкой

Смешение ячеек с разными характеристиками может привести к неравномерному распределению напряжения, температуры и тока. Для производственных упаковок эти проверки составляют основу Сопоставление ячеек в аккумуляторном блоке 18650 , при котором емкость, внутреннее сопротивление, напряжение, возраст и стабильность партии оцениваются вместе.

Используйте правильные электрические соединения

В промышленных аккумуляторных блоках цилиндрические элементы обычно соединяются с помощью никелевых полосок, сваренных точечной сваркой, или подходящих шин.

Непосредственная пайка проводов к корпусу элемента может привести к передаче избыточного тепла в элемент и повреждению внутренней структуры. Способ подключения следует выбирать в соответствии с током батареи, производственным процессом и требованиями безопасности.

Добавьте изоляцию и механическую защиту

Сборка должна включать в себя соответствующие:

• Держатели ячеек

• Изоляционная бумага

• Защита терминала

• Рыбная бумага или изоляционные листы

• Защитные рукава

• Расстояние между ячейками

• Жилищная поддержка

Положительная клемма и внешний отрицательный корпус должны быть защищены от случайного контакта с проводящими материалами. Если ячейка включает в себя встроенную схему защиты, ее размеры и вариант использования могут отличаться от незащищенной ячейки; защищенные и незащищенные батареи 18650 сравнивают эти два формата.

Избегайте коротких замыканий

Короткое замыкание может привести к очень сильному току и быстрому нагреву. Во время сборки:

• Держите металлические инструменты подальше от открытых клемм.

• Не размещайте незакрепленные элементы вместе с проводящими предметами.

• Защищайте незавершенные упаковки во время транспортировки.

• Проверьте полярность каждой группы ячеек.

• Перед нанесением окончательной изоляции проверьте никелевые полосы и точки сварки.

Не смешивайте группы сериалов случайно

Каждая группа серий должна содержать элементы с одинаковыми характеристиками. Слабая группа может ограничить работу всего аккумуляторного блока и вызвать раннюю активацию защиты. Перед группировкой ячеек следует проверить емкость, внутреннее сопротивление и поведение нагрузки; Емкость аккумулятора 18650 и тестирование работоспособности представляют собой практический способ их проверки.

Зачем аккумулятору 18650 нужна BMS?

BMS, или система управления батареями, контролирует и защищает литий-ионные аккумуляторные батареи.

BMS особенно важна, когда элементы соединены последовательно, поскольку отдельные группы могут иметь разное напряжение во время зарядки и разрядки.

Типичные функции BMS включают в себя:

• Защита от перезаряда

• Защита от переразряда

• Защита от перегрузки по току

• Защита от короткого замыкания

• Мониторинг температуры

• Мониторинг напряжения ячейки

• Балансировка ячеек

BMS должна соответствовать конфигурации аккумуляторной батареи. Для аккумуляторного блока 3S обычно требуется 3S BMS, а для аккумуляторного блока 4S требуется 4S BMS.

Номинальный ток BMS также должен соответствовать ожидаемой продолжительной и пиковой нагрузке. Выбрать BMS только по количеству серий недостаточно.

BMS должна быть спроектирована с учетом количества серий аккумуляторов, профиля тока, потребностей в балансировке и пределов защиты; Конструкция аккумуляторной батареи 18650 BMS объединяет эти требования.

Требования к зарядному устройству для последовательно-параллельных блоков

Зарядное устройство должно соответствовать количеству серий и химическому составу элементов.

Большее количество серий требует более высокого зарядного напряжения. Зарядное устройство не следует выбирать только по маркетинговой этикетке аккумуляторной батареи. В руководстве по безопасной зарядке аккумулятора 18650 объясняется, как следует согласовывать напряжение зарядного устройства, зарядный ток и время зарядки с аккумулятором.

Прежде чем выбрать зарядное устройство, подтвердите:

• Химия аккумуляторов

• Количество серий

• Максимальное зарядное напряжение

• Зарядный ток

• Совместимость с БМС

• Требования к зарядке устройства

• Спецификации производителя ячеек

Пакеты 3S и 4S могут иметь одинаковую емкость, если они используют одно и то же количество параллельных подключений, но для них требуются разные настройки зарядного напряжения.

Распространенные ошибки при подключении аккумуляторов 18650

1. Путаница подсчета серий с подсчетом параллельных.

2. Предполагая, что 2P означает только две ячейки в полной упаковке.

3. Умножение мощности на количество серий.

4. Игнорирование разницы между номинальным и полным зарядным напряжением.

5. Использование клеток с разной емкостью или возрастом.

6. Соединение ячеек с разным уровнем заряда.

7. Использование BMS с неправильной оценкой.

8. Выбор зарядного устройства без проверки количества серий.

9. Прямая пайка к элементам без контроля тепла.

10. Игнорирование изоляции вокруг положительной клеммы.

11. Опираясь на теоретический расчет тока без проверки BMS и проводки.

12. Не удалось протестировать готовый аккумуляторный блок под предполагаемой нагрузкой.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между последовательным и параллельным подключением аккумуляторов?

Последовательное соединение увеличивает напряжение, а параллельное соединение увеличивает емкость и теоретический ток.

Что означает 3S2P на аккумуляторе 18650?

3S2P означает три последовательные группы по две ячейки, соединенные параллельно в каждой группе. Всего в упаковке шесть ячеек.

Сколько ячеек в аккумуляторной батарее 4S2P?

Пакет 4S2P содержит восемь ячеек, потому что:

4 × 2 = 8

Повышает ли последовательное соединение аккумуляторов 18650 емкость?

Нет. Последовательные соединения увеличивают напряжение. Емкость в ампер-часах остается примерно такой же, как у одной ячейки или одной параллельной группы.

Повышает ли параллельное соединение аккумуляторов 18650 напряжение?

Нет. Параллельные соединения поддерживают примерно одинаковое напряжение, одновременно увеличивая мощность и ток.

Что означает 1С3П?

1С3П означает одну группу серий, содержащую три параллельные ячейки. Используя элементы емкостью 3000 мАч, аккумулятор имеет номинальное напряжение примерно 3,7 В и емкость 9 Ач.

Какая BMS нужна для пакета 3S2P?

Для пакета 3S2P обычно требуется 3S BMS. BMS также должна соответствовать току зарядки аккумулятора, току непрерывной нагрузки, пиковому току, температурным требованиям и функциям защиты.

Можно ли параллельно соединить разные ячейки 18650?

Элементы, используемые в одной параллельной группе, должны иметь одинаковую модель, одинаковую емкость, сопротивление, возраст и состояние заряда. Смешение неподходящих элементов может привести к неравномерному распределению тока и риску безопасности.

Как рассчитать емкость последовательно-параллельного аккумуляторного блока?

Использовать:

Емкость упаковки = Емкость ячейки × Число параллельных вычислений

Количество последовательных подключений влияет на напряжение, а количество параллельных - на емкость в ампер-часах.

Является ли аккумуляторный блок 3S2P более мощным, чем аккумуляторный блок 3S1P?

Блок 3S2P обычно обеспечивает примерно вдвое большую емкость и теоретическую токовую нагрузку, чем блок 3S1P, изготовленный из тех же элементов. Фактическая выходная мощность ограничена BMS, проводкой, разъемами и тепловым расчетом.

Изготовленный на заказ дизайн аккумуляторной батареи 18650

Последовательные и параллельные расчеты составляют электрическую основу аккумуляторной батареи, но готовое изделие также требует проектирования механических устройств и защиты. Для OEM-проектов электрическая конфигурация также должна оцениваться наряду с мощностью устройства, временем работы, доступным пространством, зарядкой, температурой и требованиями проверки в Выбор аккумулятора 18650 для OEM-устройства.

OEM-проекты могут нуждаться в индивидуальном заказе:

• Последовательная и параллельная конфигурация

• Напряжение

• Емкость

• Тип ячейки

• БМС

• Разъем

• Длина провода

• Жилье

• Датчик температуры

• Монтажная конструкция

ЦЕРНЕ Решения для аккумуляторных батарей 18650 поддерживают индивидуальный выбор элементов, интеграцию BMS, конфигурацию разъемов, тестирование образцов и производственные требования.

Для проектов с особыми размерами, мощностью, напряжением или требованиями к току, Специальные аккумуляторные решения 18650 могут быть разработаны с учетом электрических и механических условий оборудования.

Заключение

Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов 18650 позволяет аккумуляторному блоку соответствовать различным требованиям по напряжению, емкости и току.

Основными принципами являются:

• Количество серий определяет напряжение.

• Параллельный подсчет определяет емкость.

• Параллельные ячейки также могут увеличить теоретическую токовую мощность.

• Общее количество ячеек равно количеству серий, умноженному на количество параллельных.

• 3С2П содержит шесть ячеек.

• 4S2P содержит восемь ячеек.

• BMS должна соответствовать количеству серий и текущим требованиям.

• Элементы должны быть подобраны друг к другу и должным образом изолированы.

• Зарядное устройство должно соответствовать химическому составу аккумулятора и серийной конфигурации.

Правильная конструкция должна учитывать больше, чем просто метку подключения. Спецификации ячеек, защита BMS, проводка, температурные условия, пространство корпуса, требования к зарядному устройству и фактическая нагрузка на устройство должны быть проверены перед производством.