1S, 2S, 3S och 4S LiPo-batteripaket förklaras

LiPo-batteripaket beskrivs ofta med etiketter som 1S, 2S, 3S och 4S. Dessa etiketter finns på batteripaket som används i bärbar elektronik, robotik, RC-utrustning, drönare, medicinsk utrustning och andra uppladdningsbara produkter.

'S'-betyget beskriver antalet LiPo-celler kopplade i serie:

• IS betyder en cellgrupp i serie;

• 2S betyder två cellgrupper i serie;

• 3S betyder tre cellgrupper i serie;

• 4S betyder fyra cellgrupper i serie.

När antalet celler i serie ökar, ökar packspänningen. Kapaciteten i mAh ökar inte automatiskt bara för att S-klassningen är högre.

Användning av vanliga LiPo-celler med en nominell spänning på cirka 3,7 V:

• 1S = 3,7 V nominellt;

• 2S = 7,4 V nominellt;

• 3S = 11,1 V nominellt;

• 4S = 14,8 V nominellt.

Den lämpliga konfigurationen beror på värdenhet, laddare, strömbehov, erforderlig energi, BMS och mekanisk design.

Snabbsvar: Vad betyder 1S, 2S, 3S och 4S?

Dessa värden är vanliga referenser för standard uppladdningsbara LiPo-celler. Den exakta spänningen måste följa den valda cellspecifikationen.

En högre S-klassning innebär en högre batterispänning. Det betyder inte automatiskt:

• Högre kapacitet;

• Längre körtid;

• Bättre prestanda;

• Snabbare laddning;

• Högre säkerhet;

• Större energitäthet.

S-klassningen måste matcha enhetens elektriska system.

1. Vad betyder 'S' på ett LiPo-batteri?

Bokstaven S står för serier.

När celler är seriekopplade är den positiva terminalen på en cell kopplad till den negativa terminalen på nästa cell. Spänningen för varje cell adderas.

För en standard 3,7 V nominell LiPo-cell:

Paketspänning = 3,7 V × Antal celler i serie

Exempel:

• IS: 3,7 V x 1 = 3,7 V;

• 2S: 3,7 V × 2 = 7,4 V;

• 3S: 3,7 V × 3 = 11,1 V;

• 4S: 3,7 V × 4 = 14,8 V.

S-betyget beskriver endast serieräkningen. En förpackning kan också innehålla parallella cellgrupper, såsom:

• 2S1P;

• 2S2P;

• 3S2P;

• 4S2P.

För mer information om hur serie- och parallellkopplingar påverkar spänning och kapacitet, se Serie kontra parallella batteripaket.

2. Vad är ett 1S LiPo-batteri?

Ett 1S LiPo-batteripaket innehåller en LiPo-cell eller en parallell grupp av celler.

Typiska elektriska värden är:

• Nominell spänning: cirka 3,7 V;

• Fullladdningsspänning: cirka 4,2 V;

• Minsta driftspänning: applikationsberoende;

• Kapacitet: bestäms av cellen eller parallellgruppen.

Exempel: 1S1P

En enda 1000 mAh LiPo-cell producerar ungefär:

3,7 V, 1000 mAh

Dess nominella energi är:

3,7 V × 1 Ah = 3,7 Wh

Exempel: 1S2P

Två parallellkopplade 1000 mAh-celler producerar ungefär:

3,7 V, 2000 mAh

Spänningen förblir cirka 3,7 V medan kapaciteten ökar.

Typiska 1S-applikationer

1S-paket kan vara lämpliga för:

• Kompakta bärbara enheter;

• Små GPS-spårare;

• Trådlösa tillbehör;

• Små IoT-produkter;

• Bärbara sensorer;

• Kompakt hemelektronik;

• Inbyggda lågspänningssystem.

Ett 1S-paket kan använda en PCM eller enkel skyddskrets, beroende på applikation. Laddaren måste vara designad för ett encells LiPo-paket.

3. Vad är ett 2S LiPo-batteri?

Ett 2S LiPo batteripaket innehåller två cellgrupper kopplade i serie.

Typiska värden är:

• Nominell spänning: cirka 7,4 V;

• Fullladdningsspänning: cirka 8,4 V;

• Kapacitet: bestäms av kapaciteten för varje parallell grupp.

Exempel: 2S1P

Använder två 1000 mAh-celler i serie:

7,4 V, 1000 mAh

Nominell energi:

7,4 V × 1 Ah = 7,4 Wh

Exempel: 2S2P

Använda fyra 1000 mAh-celler i ett 2S2P-arrangemang:

7,4 V, 2000 mAh

Nominell energi:

7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh

Typiska 2S-applikationer

2S LiPo-paket kan övervägas för:

• Bärbar utrustning;

• Industriella handhållna anordningar;

• Medicinska apparater;

• Tvåvägskommunikationsutrustning;

• Små robotsystem;

• Uppvärmda produkter;

• Mellanspänningselektronik;

• Vissa RC- och drönarsystem.

ZERNE's Sidan med 7,4V litiumbatteripaket ger exempel på produktnivå på 2S-batteripaket med olika kapacitet och dimensioner.

4. Vad är ett 3S LiPo-batteri?

Ett 3S LiPo batteripaket innehåller tre cellgrupper kopplade i serie.

Typiska värden är:

• Nominell spänning: cirka 11,1 V;

• Fullladdningsspänning: cirka 12,6 V;

• Kapacitet: bestäms av kapaciteten för varje parallell grupp.

Exempel: 3S1P

Använder tre 1000 mAh-celler i serie:

11,1 V, 1000 mAh

Nominell energi:

11,1 V × 1 Ah = 11,1 Wh

Exempel: 3S2P

Använder sex 1000 mAh-celler i ett 3S2P-arrangemang:

11,1 V, 2000 mAh

Nominell energi:

11,1 V × 2 Ah = 22,2 Wh

Typiska 3S-applikationer

3S-paket kan användas i:

• Bärbar industriell utrustning;

• Robotik;

• Högspänningshandhållna enheter;

• Kompakta kraftsystem;

• Vissa medicinska eller övervakningsprodukter;

• RC-utrustning;

• Några drönarplattformar.

Ett 3S-paket kräver en laddare och ett skyddssystem designat för 3S-spänningsområdet. Den ska inte laddas med en encells- eller 2S-laddare.

ZERNE's Sidan med 11,1V litiumbatteripaket ger exempel på konfigurationer av 3S LiPo-batteripaket.

5. Vad är ett 4S LiPo-batteri?

Ett 4S LiPo-batteripaket innehåller fyra cellgrupper kopplade i serie.

Typiska värden är:

• Nominell spänning: cirka 14,8 V;

• Fullladdningsspänning: cirka 16,8 V;

• Kapacitet: bestäms av kapaciteten för varje parallell grupp.

Exempel: 4S1P

Använder fyra 1000 mAh-celler i serie:

14,8 V, 1000 mAh

Nominell energi:

14,8 V × 1 Ah = 14,8 Wh

Exempel: 4S2P

Använda åtta 1000 mAh-celler i ett 4S2P-arrangemang:

14,8 V, 2000 mAh

Nominell energi:

14,8 V × 2 Ah = 29,6 Wh

Typiska 4S-applikationer

4S-paket kan övervägas för:

• Bärbar högspänningsutrustning;

• Robotik;

• Industriella verktyg;

• Professionell elektronik;

• Kraftintensiva RC-system;

• Vissa drönarplattformar;

• Kompakta energisystem.

ZERNE's Sidan med 14,8V litiumbatteripaket ger produktexempel för 4S LiPo-batteripaket.

6. 1S vs. 2S vs. 3S vs. 4S spänningsjämförelse

Enheten måste vara kompatibel med både nominell och full laddningsspänning.

Till exempel kan en enhet designad för ett 7,4 V nominellt batteri behöva tolerera en fulladdad spänning på cirka 8,4 V. Ingångskretsen, motorstyrningen, laddaren och spänningsregulatorn måste alla utvärderas.

För en praktisk jämförelse av 7,4 V, 11,1 V och 14,8 V-paket, se 7,4 V vs. 11,1 V vs. 14,8 V batteripaket.

7. Betyder ett högre S-betyg högre kapacitet?

Inga.

S-klassningen anger antalet cellgrupper kopplade i serie. Det påverkar främst spänningen.

Kapaciteten beror på antalet celler eller cellgrupper som är parallellkopplade.

Använda 1000 mAh-celler:

En högre S-klassning kan öka den totala energin eftersom energi är lika med spänning multiplicerat med kapacitet i amperetimmar. Det ökar dock inte automatiskt mAh-betyget.

8. Hur påverkar S-Rating Runtime?

Körtiden beror på total användbar energi och enhetens effekt, inte enbart på S-klassningen.

Den grundläggande energiformeln är:

Energi (Wh) = Spänning (V) × Kapacitet (Ah)

Till exempel:

• 2S1P: 7,4 V, 1000 mAh = 7,4 Wh;

• 1S2P: 3,7 V, 2000 mAh = 7,4 Wh.

Dessa två konfigurationer har ungefär samma nominella energi när de använder samma antal identiska celler. De är dock inte utbytbara eftersom deras spänningar är olika.

Körtiden beror också på:

• Enhetens kraft;

• Omvandlarens effektivitet;

• BMS cutoff;

• Temperatur;

• Aktuell efterfrågan;

• Batteriets åldrande;

• Driftsprofil.

För en detaljerad beräkningsmetod, se Hur man beräknar körtid för ett litiumbatteri.

9. Laddar 1S, 2S, 3S och 4S LiPo batteripaket

Varje S-klassning kräver en laddare designad för motsvarande serieräkning.

En laddare med felaktig spänning kan resultera i:

• Ofullständig laddning;

• Överladdning;

• Överdriven värme;

• Batteriskador;

• Skyddsavskärning;

• Säkerhetsrisker.

Flerseriepaket kan också kräva balansering. Laddaren och BMS bör väljas tillsammans med cellkonfigurationen.

Den exakta laddningsströmmen beror på cellens specifikation och tillämpning. Det bör inte väljas enbart enligt S-klassningen.

10. BMS och skyddskrav

S-betyget påverkar även skyddssystemet.

1S förpackningar

Ett 1S-paket kan använda:

• PCM;

• Skydd IC;

• Överladdningsskydd;

• Överurladdningsskydd;

• Överströmsskydd;

• Temperaturavkänning vid behov.

2S, 3S och 4S Pack

Flerseriepaket kan kräva:

• Individuell serie-grupp spänningsövervakning;

• Cellbalansering;

• Överladdningsskydd;

• Överurladdningsskydd;

• Överströmsskydd;

• Kortslutningsskydd;

• Temperaturövervakning;

• Kommunikationsfunktioner vid behov.

När serieantalet ökar måste BMS utformas för motsvarande antal cellgrupper.

BMS bör också matcha:

• Packström;

• Laddare;

• Anslutning;

• Värd-enhet gränssnitt;

• Mekaniskt utrymme;

• Krävs testning.

Detaljerad BMS-design ligger utanför ramen för denna artikel. Det bredare designförhållandet mellan BMS, spänning, kapacitet och körtid täcks in Lithium-Ion Battery Pack Design: Spänning, Kapacitet, BMS och Runtime.

11. Kapacitet och parallella grupper

S-klassningen avgör inte den fullständiga batterikapaciteten.

För ett paket med parallella grupper:

Paketkapacitet = Cellkapacitet × Antal celler parallellt

Till exempel, med 2500 mAh-celler:

Det är därför som ett OEM-krav bör specificera båda:

• Antal serier;

• Parallell räkning eller målkapacitet.

Att bara säga '4S-batteri' definierar inte hela paketet.

12. Hur man väljer rätt S-klassning för en OEM-enhet

Urvalsprocessen bör börja med enhetens spänningskrav.

Steg 1: Identifiera enhetens spänning

Bekräfta:

• Nominell inspänning;

• Minsta inspänning;

• Maximal inspänning;

• Fullladdningstolerans;

• Spänningsintervall för motor eller styrenhet;

• Omvandlarens ingångsområde.

Steg 2: Välj antal serier

Matcha den erforderliga nominella spänningen med lämpligt cellantal.

För vanliga 3,7 V LiPo-celler:

• Cirka 3,7 V-system → 1S;

• Cirka 7,4 V system → 2S;

• Cirka 11,1 V-system → 3S;

• Cirka 14,8 V system → 4S.

Steg 3: Bekräfta kapacitet

Efter att ha valt serieräkning, bestäm det nödvändiga parallella antalet eller individuell cellkapacitet för att uppnå målkörtiden.

Steg 4: Kontrollera aktuell

Bekräfta att de valda cellerna, BMS, kablar och kontakt kan stödja kontinuerlig och toppström.

Steg 5: Kontrollera laddaren och BMS

Laddaren och skyddssystemet måste matcha den valda S-klassningen.

Steg 6: Kontrollera mekanisk integration

Bekräfta att det valda cellantalet och layouten passar enhetens hölje.

13. 1S–4S LiPo-paket i drönarapplikationer

1S, 2S, 3S och 4S LiPo-paket används också i olika drönare och RC-applikationer. Men valet av drönare beror på mer än spänning.

Relevanta faktorer inkluderar:

• Motor- och ESC-kompatibilitet;

• Propellerkonfiguration;

• Aktuell efterfrågan;

• Batterivikt;

• C-betyg;

• Flygprofil;

• Anslutning;

• Erforderlig flygtid.

För en drönarspecifik jämförelse som involverar 3S-, 4S- och 6S-konfigurationer, se 3S vs. 4S vs. 6S LiPo-batteri: Vilken drönarkonfiguration passar?.

Den här artikeln fokuserar på den allmänna innebörden av 1S–4S-konfigurationer för uppladdningsbart LiPo-batteripaket snarare än val av drönarprestanda.

14. Vanliga 1S–4S LiPo batteripaket misstag

Misstag 1: Behandla nominell spänning som full laddningsspänning

Ett 3,7 V-paket kan nå ungefär 4,2 V när det är fulladdat. Enheten måste tåla hela spänningsområdet.

Misstag 2: Förutsatt att 4S alltid är bättre än 2S

En högre S-klassning är endast lämplig när enheten är konstruerad för den högre spänningen.

Misstag 3: Att använda fel laddare

Laddaren måste matcha serieräkningen och laddningsspänningen.

Misstag 4: Ignorera kapacitet

S-klassningen definierar inte mAh-kapacitet. Parallellräkning och cellkapacitet måste också anges.

Misstag 5: Utelämna balansering

LiPo-paket i flera serier kan kräva cellbalansering och lämpligt BMS-skydd.

Misstag 6: Jämför paket endast efter spänning

Ett 2S1P och ett 2S2P-paket kan båda vara 7,4 V men har olika kapacitet, körtid, strömkapacitet, dimensioner och vikt.

Misstag 7: Kopiera en drönarbatterikonfiguration till en annan enhet

En konfiguration som är lämplig för en drönare kanske inte är lämplig för en medicinsk utrustning, IoT-produkt eller industriverktyg. Värdenheten måste bestämma den slutliga batteridesignen.

15. 1S, 2S, 3S och 4S urvalschecklista

Innan du godkänner ett LiPo-batteri, bekräfta:

• Erforderlig nominell spänning;

• Minsta ingångsspänning för enheten;

• Maximal ingångsspänning för enheten;

• Kompatibilitet med full laddningsspänning;

• S-betyg;

• Parallell räkning;

• Målkapacitet;

• Kontinuerlig ström;

• Toppström;

• Laddarens spänning;

• Laddström;

• PCM- eller BMS-krav;

• Krav på cellbalansering;

• Kontakt och kabel;

• Tillgängligt installationsutrymme;

• Viktgräns;

• Driftstemperatur;

• Körtidsmål;

• Testkrav.

FAQ

Vad betyder 1S på ett LiPo-batteri?

1S betyder att paketet innehåller en LiPo-cellgrupp kopplad i serie. Ett typiskt 1S LiPo-batteri har ungefär 3,7 V nominell spänning och 4,2 V full laddningsspänning.

Vad är spänningen på ett 2S LiPo-batteri?

Ett typiskt 2S LiPo-batteri har ungefär 7,4 V nominell spänning och 8,4 V full laddningsspänning.

Vad är spänningen på ett 3S LiPo-batteri?

Ett typiskt 3S LiPo-batteri har ungefär 11,1 V nominell spänning och 12,6 V fullladdningsspänning.

Vad är spänningen på ett 4S LiPo-batteri?

Ett typiskt 4S LiPo-batteri har ungefär 14,8 V nominell spänning och 16,8 V fullladdningsspänning.

Betyder 4S att batteriet har fyra gånger så stor kapacitet som 1S?

Nr 4S indikerar fyra cellgrupper i serie och beskriver i första hand spänning. Kapaciteten beror på cellkapaciteten och parallellkonfigurationen.

Kan jag använda en 2S-laddare för ett 3S LiPo-batteri?

Nej. Ett 3S-paket kräver en laddare designad för 3S-laddningsspänningen. Att använda fel laddare kan orsaka ofullständig laddning, skada eller säkerhetsrisker.

Håller ett 2S-batteri alltid längre än ett 1S-batteri?

Inte nödvändigtvis. Körtiden beror på total energi, enhetseffekt, effektivitet, kapacitet och driftsförhållanden. Ett 1S2P-paket och ett 2S1P-paket kan ha liknande nominell energi samtidigt som de använder samma antal celler.

Är ett högre S-betyg bättre för en OEM-enhet?

Endast om värdenheten, laddaren, BMS, ledningar och strömhanteringssystem stöder den högre spänningen. Rätt S-klassning bestäms av enhetens krav.

Slutsats

1S, 2S, 3S och 4S beskriver antalet LiPo-cellgrupper kopplade i serie.

Använder vanliga 3,7 V nominella LiPo-celler:

• 1S = 3,7 V nominellt;

• 2S = 7,4 V nominellt;

• 3S = 11,1 V nominellt;

• 4S = 14,8 V nominellt.

De typiska fullladdningsspänningarna är:

• IS = 4,2 V;

• 2S = 8,4 V;

• 3S = 12,6 V;

• 4S = 16,8 V.

Den korrekta konfigurationen beror på enhetens spänningsområde, erforderlig kapacitet, strömbehov, laddningssystem, BMS, mekaniskt utrymme och körtidsmål.

Om du utvecklar ett uppladdningsbart LiPo-batteri, dela applikationen, erforderlig spänning, kapacitet, strömbehov, tillgängliga dimensioner, kontaktkrav och förväntad produktionsvolym med ZERNEs tekniska team. ZERNE tillhandahåller anpassade litiumbatteripaket för OEM- och ODM-projekt och kan hjälpa till att bestämma lämplig 1S-, 2S-, 3S- eller 4S-konfiguration.