Lượt xem: 0 Tác giả: Nhóm nội dung kỹ thuật pin ZERNE Thời gian xuất bản: 2026-07-09 Nguồn gốc: Địa điểm
Một bộ pin loại 12V tiêu chuẩn được làm bằng 18650 tế bào lithium-ion thường yêu cầu ba tế bào hoặc ba nhóm tế bào song song được kết nối nối tiếp.
Cấu hình tối thiểu là 3S1P , chứa ba ô 18650. Nếu cần công suất hoặc khả năng dòng điện cao hơn, các ô bổ sung có thể được kết nối song song:
3S1P = 3 ô
3S2P = 6 ô
3S3P = 9 ô
3S4P = 12 ô
Bộ pin 3S thường có điện áp danh định là 10,8V hoặc 11,1V và điện áp sạc đầy là 12,6V. Nó thường được gọi là bộ pin lithium-ion 12V vì nó thuộc loại điện áp 12V.
Tuy nhiên, 'bộ pin 12V' không duy trì chính xác 12,0V trong toàn bộ chu kỳ phóng điện của nó. Điện áp bắt đầu ở mức gần 12,6V khi được sạc đầy và giảm dần khi pin phóng điện.
Chỉ riêng về điện áp, thường cần có ba tế bào lithium-ion 18650 được kết nối nối tiếp. Tổng số ô phụ thuộc vào số lượng ô song song được thêm vào cho công suất và dòng điện.
Cấu hình |
Tổng số ô |
Điện áp danh định |
Điện áp sạc đầy |
Dung lượng với tế bào 3000mAh |
|---|---|---|---|---|
3S1P |
3 |
10.8V–11.1V |
12,6V |
3A |
3S2P |
6 |
10.8V–11.1V |
12,6V |
6A |
3S3P |
9 |
10.8V–11.1V |
12,6V |
9A |
3S4P |
12 |
10.8V–11.1V |
12,6V |
12A |
Công thức cơ bản là:
Tổng số ô = Số lượng chuỗi × Số lượng song song
Đối với bộ pin lithium-ion loại 12V thông thường:
Tổng số ô = 3 × Số lượng song song
Do đó, câu trả lời cho câu hỏi 'có bao nhiêu ô 18650 cho pin 12V' thường là ba ô cho điện áp, với nhiều ô hơn được thêm vào khi ứng dụng yêu cầu công suất hoặc dòng điện lớn hơn.
Một pin lithium-ion 18650 thường có điện áp danh định là 3,6V hoặc 3,7V. Khi ba ô được mắc nối tiếp, điện áp của chúng cộng lại với nhau:
Điện áp danh định 3,6V × 3 = 10,8V
Điện áp danh định 3,7V × 3 = 11,1V
Điện áp sạc đầy 4,2V × 3 = 12,6V
Điện áp danh định chính xác phụ thuộc vào nhà sản xuất tế bào và tính chất hóa học của tế bào. Ví dụ: thông số kỹ thuật 18650 tiêu hao cao đại diện sử dụng điện áp danh định 3,6V và điện áp sạc 4,2V. Bảng dữ liệu của ô đã chọn phải luôn được sử dụng cho các giới hạn thiết kế cuối cùng. Bảng dữ liệu INR-18650-P28A của Molicel cung cấp ví dụ về các thông số kỹ thuật này.
Giới hạn điện áp của ô đã chọn phải được sử dụng cho thiết kế cuối cùng; cái Hướng dẫn về điện áp pin 18650 cho biết các giá trị danh nghĩa, mức sạc đầy và mức cắt liên quan đến gói 3S như thế nào.
Gói 3S thường được gọi là gói pin lithium-ion 12V vì phạm vi hoạt động của nó dành cho thiết bị thuộc loại 12V.
Điện áp thực tế của nó thay đổi trong quá trình hoạt động:
Sạc đầy: khoảng 12,6V
Điện áp danh định: khoảng 10,8V hoặc 11,1V
Điện áp phóng điện: phụ thuộc vào cài đặt cắt của ô đã chọn và BMS
Nếu một thiết bị yêu cầu đầu ra 12.0V ổn định thì chỉ riêng bộ pin 3S có thể là không đủ. Có thể cần bộ điều chỉnh DC-DC để duy trì điện áp đầu ra được kiểm soát khi điện áp pin thay đổi.
Cần kiểm tra phạm vi điện áp đầu vào cho phép của thiết bị trước khi chọn cấu hình pin.
Bộ pin 4S 18650 chứa bốn nhóm ô được kết nối nối tiếp:
Điện áp danh định 3,6V × 4 = 14,4V
Điện áp danh định 3,7V × 4 = 14,8V
Điện áp sạc đầy 4,2V × 4 = 16,8V
Vì lý do này, gói 4S thường được coi là gói pin 14,4V hoặc 14,8V thay vì gói 12V.
Cấu hình 4S không được kết nối trực tiếp với thiết bị được thiết kế chỉ cho đầu vào loại 12V trừ khi nhà sản xuất thiết bị xác nhận cụ thể rằng điện áp cao hơn có thể chấp nhận được.
Số sê-ri xác định điện áp của bộ pin.
Một công thức khởi đầu cơ bản là:
Số sê-ri = Điện áp danh định yêu cầu Điện áp danh định của tế bào
Đối với gói loại 12V sử dụng ô 3,7V:
12V 3,7V ≈ 3,24
Vì bộ pin không thể sử dụng số chuỗi phân số nên cấu hình thông thường là 3S.
Việc tính toán không nên được coi chỉ là làm tròn toán học đơn giản. Số chuỗi cuối cùng cũng phải khớp:
Điện áp đầu vào tối thiểu và tối đa của thiết bị
Điện áp danh định và điện áp sạc đầy của tế bào
Điểm tắt điện áp thấp của thiết bị
Cài đặt bảo vệ BMS
Điện áp đầu ra của bộ sạc
Đối với hầu hết các ứng dụng lithium-ion 12V tiêu chuẩn, 3S là lựa chọn phổ biến nhất.
Số lượng song song xác định dung lượng của bộ pin.
Dung lượng gói = Dung lượng ô × Số lượng song song
Đối với pin 3000mAh:
3S1P = 3000mAh = 3Ah
3S2P = 6000mAh = 6Ah
3S3P = 9000mAh = 9Ah
3S4P = 12000mAh = 12Ah
Số lượng chuỗi không tăng công suất tính theo ampe giờ. Nó làm tăng điện áp. Việc đếm song song làm tăng công suất trong khi vẫn giữ nguyên điện áp nối tiếp.
Sự khác biệt này cũng rất quan trọng khi đọc các cấu hình như 3S2P và 4S2P; Cấu hình pin 18650 nối tiếp và song song cho thấy hai bộ đếm hoạt động cùng nhau như thế nào.
Ví dụ: cả gói 3S1P và gói 3S4P đều là gói 3S có điện áp danh định khoảng 10,8V hoặc 11,1V. Sự khác biệt là gói 3S4P chứa bốn ô trong mỗi nhóm song song và do đó cung cấp dung lượng gấp khoảng bốn lần gói 3S1P sử dụng các ô giống hệt nhau.
Các tế bào song song cũng làm tăng khả năng dòng điện lý thuyết của bộ pin.
Khả năng dòng điện song song = Dòng điện liên tục của ô × Số lượng song song
Nếu một ô 18650 có mức phóng điện liên tục là 10A:
3S1P: khoảng 10A
3S2P: khoảng 20A
3S3P: khoảng 30A
Những con số này là ước tính lý thuyết. Khả năng hiện tại của gói thực tế có thể thấp hơn do:
Đánh giá hiện tại của BMS
Kích thước dải niken hoặc thanh cái
Chất lượng mối hàn
Máy đo dây
Đánh giá kết nối
Nhiệt độ tế bào
Lão hóa tế bào
Kháng nội bộ
Tản nhiệt bao vây
Dòng điện liên tục và dòng điện cực đại cũng phải được đánh giá riêng. Một tế bào có thể hỗ trợ dòng điện cực đại trong thời gian ngắn mà nó không thể duy trì liên tục.
Tổng số ô được tính như sau:
Tổng số ô = Số lượng chuỗi × Số lượng song song
Bởi vì gói loại 12V điển hình sử dụng 3S:
Tổng số ô = 3 × Số lượng song song
Ví dụ:
3S1P = 3 × 1 = 3 ô
3S2P = 3 × 2 = 6 ô
3S3P = 3 × 3 = 9 ô
3S4P = 3 × 4 = 12 ô
Để kiểm tra nhanh số lượng chuỗi, số lượng song song, công suất, năng lượng và thời gian chạy được yêu cầu, hãy sử dụng máy tính pin 18650.
Một bộ pin 3S1P chứa ba ô 18650.
Nó cung cấp:
Số lượng ô nhỏ nhất cho cấu hình loại 12V
Dung lượng bằng một ô
Trọng lượng thấp và kích thước nhỏ gọn
Thời gian chạy giới hạn
Khả năng hiện tại hạn chế
Cấu hình này có thể phù hợp với các thiết bị điện tử công suất thấp, dụng cụ nhỏ gọn và các ứng dụng có thời gian hoạt động ngắn.
Một bộ pin 3S2P chứa sáu ô, được sắp xếp thành ba nhóm nối tiếp với hai ô song song trong mỗi nhóm.
So với 3S1P, nó cung cấp công suất và khả năng dòng điện lý thuyết xấp xỉ gấp đôi. Bộ pin 3S2P 18650 thường là sự cân bằng thực tế giữa thời gian chạy, kích thước, trọng lượng và giá thành.
Các ứng dụng điển hình bao gồm thiết bị cầm tay, dụng cụ đo lường, máy quét mã vạch, thiết bị công nghiệp nhỏ và hệ thống sao lưu nhỏ gọn.
Một bộ pin 3S3P chứa chín ô.
Nó cung cấp công suất và khả năng hiện tại cao hơn cấu hình 3S1P hoặc 3S2P. Nó có thể phù hợp với các thiết bị yêu cầu thời gian chạy dài hơn hoặc dòng điện hoạt động cao hơn.
Số lượng tế bào lớn hơn đòi hỏi phải chú ý nhiều hơn đến:
Sắp xếp tế bào
tản nhiệt
Vị trí BMS
Bố trí dây
Hỗ trợ cơ khí
Cách nhiệt và bảo vệ
Một bộ pin 3S4P chứa 12 cell.
Nó cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn và khả năng dòng điện lý thuyết lớn hơn trong khi vẫn duy trì ở mức điện áp 3S. Nó có thể được sử dụng trong các thiết bị có công suất cao hơn hoặc các ứng dụng yêu cầu hoạt động lâu hơn giữa các lần sạc.
Trước khi chọn 3S4P, hãy xác nhận rằng vỏ bọc có đủ chỗ cho các tế bào, BMS, lớp cách điện, hệ thống dây điện, cảm biến nhiệt độ, đầu nối và giá đỡ cấu trúc.
Thời gian chạy có thể được ước tính bằng cách sử dụng năng lượng pin và nguồn điện của thiết bị:
Thời gian chạy ≈ Năng lượng pin có thể sử dụng Nguồn điện của thiết bị
Năng lượng pin có thể được ước tính như sau:
Năng lượng gói = Điện áp danh định × Dung lượng gói
Ví dụ: hãy xem xét gói 3S2P sử dụng pin 3000mAh:
Điện áp danh định: 11.1V
Dung lượng gói: 6Ah
Năng lượng danh nghĩa: 11,1V × 6Ah = 66,6Wh
Công suất thiết bị: 10W
Hiệu suất hệ thống: 90%
Thời gian chạy ước tính:
66,6Wh × 90% 10W ≈ 5,99 giờ
Thời gian hoạt động thực tế có thể ngắn hơn vì:
Tải thiết bị thay đổi
Tổn thất chuyển đổi DC-DC
Lão hóa pin
Nhiệt độ thấp hoặc cao
Điện áp cắt BMS
Sức đề kháng nội tại của tế bào
Điện trở đầu nối
Giảm điện áp dây
Điều kiện kiểm tra công suất
Đối với thiết kế OEM, thời gian chạy phải được xác minh bằng nguyên mẫu đại diện theo cấu hình tải thực tế. Việc tính toán cũng phải tính đến năng lượng sử dụng được, hiệu suất chuyển đổi, điện áp cắt, nhiệt độ và đặc tính tải thực tế; cái Dung lượng bộ pin 18650 và phương pháp thời gian chạy đặt các biến này lại với nhau.
Bộ pin phải có kích thước phù hợp với nhu cầu hiện tại thông thường và tạm thời.
Xác nhận thiết bị:
Dòng điện hoạt động liên tục
Dòng khởi động
Dòng điện cực đại
Dòng điện tăng vọt của động cơ hoặc bộ truyền động
Đỉnh truyền không dây
Đánh giá dòng điện liên tục BMS
Xếp hạng dòng điện đỉnh BMS
Nếu ứng dụng yêu cầu dòng điện cao hơn thì việc tăng số lượng song song thường phù hợp hơn việc tăng số lượng chuỗi. Các tế bào thoát nước cao cũng có thể được yêu cầu; Việc lựa chọn pin 18650 có mức tiêu hao cao tập trung vào dòng điện liên tục, dòng điện cực đại và giới hạn nhiệt.
Việc thêm các ô nối tiếp sẽ làm tăng điện áp nhưng không tự động tăng dòng điện có sẵn cho tải.
Thiết kế vật lý phải bao gồm nhiều thứ hơn chính các ô. Cho phép không gian cho:
Đường kính và chiều dài tế bào
Khoảng cách ô
Tấm cách nhiệt
Dải niken hoặc thanh cái đồng
Bảng mạch BMS
Cảm biến nhiệt độ
Dây và đầu nối
Cấu trúc nhà ở và sửa chữa
Giải phóng mặt bằng để lắp ráp và bảo trì
Thiết kế 3S2P về mặt lý thuyết có thể không vừa với vỏ dự định sau khi bao gồm BMS, vật liệu bảo vệ, hệ thống dây điện và đầu nối.
Bộ pin 3S1P, 3S2P, 3S3P và 3S4P đều có ba nhóm chuỗi. Do đó, họ thường yêu cầu BMS 3S.
BMS phải phù hợp:
Cấu hình ba dòng ô
Dòng xả liên tục
Dòng xả đỉnh
Dòng sạc
Bảo vệ quá tải
Bảo vệ quá xả
Bảo vệ quá dòng
Bảo vệ ngắn mạch
Bảo vệ nhiệt độ
Yêu cầu cân bằng tế bào
Gói 3S vẫn yêu cầu BMS phải đáp ứng các yêu cầu về hiện tại, sạc, bảo vệ và cân bằng; những lựa chọn này là một phần của Thiết kế BMS cho bộ pin 18650 . Xếp hạng hiện tại của BMS phải được đánh giá ở cấp độ gói. BMS có định mức dòng điện không phù hợp có thể hạn chế hiệu suất hoặc kích hoạt bảo vệ trong quá trình hoạt động bình thường. Hệ thống quản lý pin cũng có thể giám sát điện áp di động, dòng điện và nhiệt độ như một phần trong chiến lược bảo vệ của chúng.
Bộ pin lithium-ion 3S tiêu chuẩn thường yêu cầu hệ thống sạc được thiết kế cho điện áp sạc tối đa 12,6V.
Bộ sạc phải phù hợp:
Hóa học pin
Số loạt
Điện áp sạc tối đa
Dòng sạc
Yêu cầu BMS
Thông số kỹ thuật của nhà sản xuất tế bào
Đừng cho rằng bộ sạc pin axit chì 12V thông thường phù hợp với gói lithium-ion 3S. Điện áp đầu ra và phương pháp sạc của nó có thể khác nhau. Cài đặt 12,6V xác định điện áp sạc tối đa của gói, nhưng bộ sạc, giới hạn dòng điện, giai đoạn kết thúc và môi trường sạc cũng xác định liệu gói có thể được sạc hay không. sạc lại an toàn.
IC sạc được thiết kế cho pin lithium-ion nhiều cell phân biệt điện áp sạc cho các số dòng khác nhau, bao gồm 12,6V cho 3S và 16,8V cho 4S.
Ba nhóm nối tiếp trong gói 3S có thể phát triển các điện áp khác nhau do:
Sự thay đổi dung lượng tế bào
Điện trở trong khác nhau
Nhiệt độ không đồng đều
Điều kiện lão hóa khác nhau
Điện trở kết nối
Phân bố dòng điện không đều
Nếu một nhóm dòng đạt đến ngưỡng sạc quá mức hoặc xả quá mức trước các nhóm khác, BMS có thể ngừng sạc hoặc xả toàn bộ gói.
Cân bằng tế bào giúp giữ cho các nhóm nối tiếp có mối quan hệ điện áp phù hợp. Đây là lý do tại sao việc khớp tế bào trong bộ pin 18650 phải được hoàn thành trước khi lắp ráp, thay vì coi đó là bước cân bằng sau này. Phương pháp cân bằng cần thiết phụ thuộc vào thiết kế gói, đặc điểm tế bào, dòng điện hoạt động, mục tiêu chi phí và yêu cầu về độ tin cậy.
Sau khi đã rõ số lượng chuỗi, dung lượng, dòng điện, kích thước và chức năng bảo vệ cần thiết, bộ pin có thể được phát triển dưới dạng một sản phẩm tích hợp thay vì một nhóm các ô rời rạc.
của ZERNE Giải pháp gói pin 18650 có thể được đánh giá theo các yêu cầu như:
3S1P, 3S2P, 3S3P và các cấu hình khác
Điện áp và công suất tùy chỉnh
Bảo vệ BMS hoặc PCM
Lựa chọn đầu nối và dây
Vỏ pin và kích thước cơ học
Cảm biến nhiệt độ
Kiểm tra mẫu
Chứng nhận và sản xuất khối lượng
Sau đó, người dùng đã tính toán cấu hình 3S cần thiết có thể chọn gói thực tế dựa trên thời gian chạy, nhu cầu hiện tại, dung lượng trống và điều kiện hoạt động.
Một số lỗi thiết kế thường gặp khi chế tạo bộ pin 12V có 18650 cell:
Giả sử rằng gói 12V luôn xuất ra chính xác 12,0V.
Sử dụng gói 4S thay thế trực tiếp cho gói 3S loại 12V.
Tính điện áp mà không tính công suất.
Bỏ qua việc khởi động và dòng điện cực đại.
Chỉ chọn bộ sạc vì nó được gắn nhãn '12V.'
Sử dụng BMS 4S với bộ pin 3S.
Kết hợp các mẫu pin, công suất, độ tuổi hoặc trạng thái sạc khác nhau.
Chỉ kiểm tra tổng điện áp gói thay vì giám sát từng nhóm chuỗi.
Bỏ qua nhiệt do tế bào, BMS, dây và đầu nối tạo ra.
Bắt đầu sản xuất hàng loạt trước khi hoàn thành thử nghiệm nguyên mẫu và tải trọng.
Các tế bào phải được khớp trước khi lắp ráp và gói hoàn chỉnh phải được kiểm tra trong các điều kiện cơ và điện thực tế của thiết bị đích.
Bộ pin lithium-ion 18650 loại 12V tiêu chuẩn thường sử dụng ba ô hoặc ba nhóm ô song song được mắc nối tiếp. Cấu hình tối thiểu là 3S1P với ba ô. Tổng số tăng theo số lượng song song.
Đúng. Ba pin lithium-ion 18650 tương thích có thể được kết nối nối tiếp để tạo thành gói 3S. Bộ sạc thường có điện áp danh định là 10,8V hoặc 11,1V và điện áp sạc đầy khoảng 12,6V.
Một bộ pin 3S2P chứa sáu ô 18650. Nó bao gồm ba nhóm chuỗi, với hai ô được kết nối song song trong mỗi nhóm.
Thường thì không. Gói 4S thường có điện áp danh định là 14,4V hoặc 14,8V và điện áp sạc đầy là 16,8V. Kiểm tra phạm vi đầu vào được phép của thiết bị trước khi sử dụng.
Nếu mỗi ô có dung lượng 3000mAh thì gói 3S2P sẽ cung cấp khoảng 6000mAh hoặc 6Ah. Công suất thực tế phụ thuộc vào các tế bào được chọn, điều kiện thử nghiệm, nhiệt độ và dòng phóng điện.
Bộ pin 3S loại 12V tiêu chuẩn thường yêu cầu BMS 3S. BMS cũng phải phù hợp với dòng điện liên tục, dòng điện cực đại, dòng sạc, ngưỡng bảo vệ, yêu cầu về nhiệt độ và nhu cầu cân bằng của gói.
Bộ pin lithium-ion 3S tiêu chuẩn thường yêu cầu bộ sạc hoặc hệ thống sạc có điện áp sạc tối đa 12,6V. Dòng sạc phải tương thích với cell và BMS.
Không. Một pin 18650 thường có điện áp danh định khoảng 3,6V hoặc 3,7V. Ba ô nối tiếp thường được yêu cầu cho gói loại 12V. Bộ chuyển đổi tăng áp có thể tăng điện áp từ một ô, nhưng điều này tạo ra một thiết kế điện khác.
Số lượng ô cần thiết phụ thuộc vào dung lượng của từng ô. Với các ô 3000mAh, cần có bảy ô song song để đạt ít nhất 20Ah:
20Ah -> 3Ah ≈ 6,67
Do đó, cấu hình sẽ xấp xỉ 3S7P, chứa 21 ô. Thiết kế cuối cùng cũng phải xác nhận các yêu cầu về hiện tại, không gian, BMS, nhiệt và thời gian chạy.
Không. Gói lithium-ion 3S thường dao động từ khoảng 12,6V khi được sạc đầy đến điện áp thấp hơn trong quá trình phóng điện. Có thể cần có bộ chuyển đổi DC-DC được điều chỉnh khi thiết bị cần đầu ra ổn định.
Bộ pin lithium-ion 18650 loại 12V tiêu chuẩn thường sử dụng cấu hình 3S:
3S1P = 3 ô
3S2P = 6 ô
3S3P = 9 ô
3S4P = 12 ô
Số lượng chuỗi xác định điện áp, trong khi số lượng song song xác định công suất và khả năng dòng điện lý thuyết.
Gói 3S thông thường sử dụng BMS 3S và hệ thống sạc phù hợp với điện áp sạc đầy 12,6V. Cấu hình cuối cùng cũng phải tính đến nguồn điện của thiết bị, dòng điện cực đại, thời gian chạy cần thiết, không gian trống, nhiệt độ, hệ thống dây điện, đầu nối và các yêu cầu bảo vệ.
Đối với các ứng dụng OEM, việc thử nghiệm nguyên mẫu là điều cần thiết trước khi sản xuất hàng loạt.
