Paralleles und serielles Anschließen von Lithiumbatterien

Aufgrund der begrenzten Spannung und Kapazität der einzelnen Batteriezelle wird die Serien- und Parallelschaltung im tatsächlichen Gebrauch benötigt, um eine höhere Spannung und Kapazität zu erhalten, um den tatsächlichen Strombedarf des Geräts zu decken.

• In Reihe geschaltete Lithiumbatterien
  Fügen Sie die Spannung der Batterien hinzu, die Kapazität bleibt gleich und der Innenwiderstand steigt.

• Parallel angeschlossene Lithiumbatterien
  Konstante Spannung, zusätzliche Kapazität, reduzierter Innenwiderstand und verlängerte Stromversorgungszeit.

• In Reihe und parallel geschaltete Lithiumbatterien
  3,7-V-Einzelbatterien können je nach Bedarf mit einer Spannung von 3,7 * (N) V(N: Anzahl der Einzelbatterien) zu einem Batteriepack zusammengebaut werden.
  Zum Beispiel 7,4 V, 12 V, 24 V, 36 V, 48 V, 60 V, 72 V usw.

• Kapazität der Parallelschaltung
  2000mAh Einzelbatterie kann je nach Bedarf zu einem Batteriepack mit einer Kapazität von 2 * (N) Ah zusammengebautwerden (N: Anzahl der Einzelbatterien)
  Zum Beispiel 4000 mAh, 6000 mAh, 8000 mAh, 5 Ah, 10Ah, 20 Ah, 30 Ah, 50Ah, 100 Ahusw.

Die Lithiumbatterie-Technik bezieht sich auf die Verarbeitung, Montage und Verpackung von Lithium-Batteriepacks. Der Prozess des Zusammenbaus von Lithiumzellen wird als PACK bezeichnet. Dies kann eine einzelne Batterie oder ein in Reihe oder parallel geschalteter Lithiumbatteriepack sein. Der Lithiumbatteriesatz besteht normalerweise aus einem Kunststoffgehäuse, einem PCM, einer Zelle, einer Ausgangselektrode, einer Klebefolie und einem anderen Isolierband, einem Doppelbeschichtungsband usw.

• Lithiumzelle: Der Kern einer fertigen Batterie

• PCM: Schutzfunktionen für Überladung, Überentladung, Überstrom, Kurzschluss, intelligente NTC-Temperaturregelung.

• Kunststoffgehäuse: das tragende Skelett der gesamten Batterie; Positionieren und befestigen Sie das PCM. Tragen Sie alle anderen Teile, die nicht zum Gehäuse gehören, und beschränken Sie sie.

• Anschlusskabel: Es kann eine Vielzahl von Schnittstellen zum Laden und Entladen von Anschlusskabeln für eine Vielzahl von elektronischen Produkten, Energiespeicherprodukten und Notstromversorgung bereitstellen.

• Nickelblech / Halterung: Verbindungs- und Befestigungskomponente der Zelle

Aus Sicherheitsgründen benötigen Lithium-Ionen-Batterien ein externes PCM, das für die Batterieüberwachung jeder Batterie verwendet wird. Es wird nicht empfohlen, Batterien parallel zu verwenden. Wenn Sie parallel schalten, stellen Sie sicher, dass die Batterieparameter (Kapazität, Innenwiderstand usw.) konsistent sind. Die anderen Batterien in Reihe müssen konsistente Parameter haben. Andernfalls kann die Leistung des Akkus viel schlechter sein als die Leistung von eine einzelne Zelle.

Übereinstimmungskriterien für Lithiumbatterien
Spannungsdifferenz ≤ 10 mV, Impedanzdifferenz ≤ 5 mΩ, Kapazitätsdifferenz ≤ 20 mA

Der Zweck der Lithiumbatterieanpassungbesteht darin, sicherzustellen, dass jede Zelle in der Batterie eine konsistente Kapazität, Spannung und interne Impedanz aufweist, da inkonsistente Leistungen dazu führen, dass Lithiumbatterien während der Verwendung verschiedene Parameter aufweisen. Es kommt zu einem Spannungsungleichgewicht. Nach einer langen Zeit wird der Akku überladen, überladen, die Kapazität verloren gehen oder sogar explodieren.

Zwei in Reihe geschaltete Lithiumbatterien( 7,4-V-Lithiumbatterie)

Drei in Reihe geschaltete Lithiumbatterien ( 11,1-V-Lithiumbatterie )

Serien- und Parallelverbindungsmodus	18650-3S1 P Dreieck	18650-3S1P inline	18650-3S2P	18650-3S3P
Stromspannung	11,1 V.	11,1 V.	11,1 V.	11,1 V.
Kapazität	2200/2500 / 3000mAh	2200/2500 / 3000mAh	6000mAh	9000mAh
Abmessungen	66,5 * 36,6 * 36,6 mm	69,8 * 55,7 * 18,8 mm	66,8 * 55,0 * 40,8 mm	60,6 * 68,0 * 56,1 mm
Gewicht	155 g	158 g	285 g	425 g

Vier in Reihe geschaltete Lithiumbatterien( 14,8-V-Lithiumbatterie)

Serien- und Parallelverbindungsmodus	18650-4S1P Quadrat	18650-4S1P Inline	18650-4S2P
Stromspannung	14,8 V.	14,8 V.	14,8 V.
Kapazität	2200/2500 / 3000mAh	2200/2500 / 3000mAh	6000mAh
Abmessungen	69,6 * 37,7 * 37,7 mm	69,3 * 73,4 * 17,6 mm	70,6 * 74,2 * 37,1 mm
Gewicht	181 g	191 g	371 g

Sechs in Reihe geschaltete Lithiumbatterien( 22,2-V-Lithiumbatterie)

Serien- und Parallelverbindungsmodus	18650-6S1P Inline	18650-6S2P	18650-6S3P
Stromspannung	25,2 V.	25,2 V.	25,2 V.
Kapazität	2000 / 3000mAh	6000mAh	9000mAh
Abmessungen	114 * 72 * 22 mm	114 * 72 * 41 mm	114 * 72 * 60 mm
Gewicht	303 g	570 g	835 g

Die Länge des Steckers und der Leitung des Lithium-Akkus kann an die elektrische Ausrüstung des Kunden angepasst werden.

Wir alle wissen, dass die Spannung der Lithiumbatterie nach der Reihenschaltung zunimmt, die Kapazität nach der Parallelschaltung zunimmt, wie man dann eine Lithiumbatterie-Menge der Reihen- oder Parallelschaltung berechnet und wie viele Zellen?

Vor der Berechnung müssen wir wissen, welche Zellenspezifikation des Akkus für die Baugruppe übernommen wird, da verschiedene Zellen unterschiedliche Spannung und Kapazität haben. Die Zellenmenge der Serien- und Parallelschaltung, die zum Zusammenbau eines bestimmten Lithiumbatteriesatzes erforderlich ist, variiert. Die gängigen Lithiumzelltypen auf dem Markt sind: 3,7 V LiCoO2, 3,6 V ternär, 3,2 V LFePO4, 2,4 V Lithiumtitanat. Die Kapazität ist aufgrund der Zellengröße, des Materials und der Hersteller unterschiedlich.

Nehmen Sie zum Beispiel einen 48V 20Ah Lithium-Akku

• Angenommen, die Größe der verwendeten Einzelzelle beträgt 18650 3,7 V 2000 mAh
• Zellenmenge der Reihenschaltung: 48V / 3,7V = 12,97. Das sind 13 Zellen in Reihe.
• Zellenmenge der Parallelschaltung: 20Ah / 2Ah = 10. Das sind 10 Zellen parallel.

Häufig verwendete Lithiumbatterie In Reihe geschaltet

18650-3S6P / 11,1 V / 15600 mAh Lithiumbatterie-Montageprozess

• Verwenden Sie keine Batterien verschiedener Marken zusammen.
• Verwenden Sie keine Batterien mit unterschiedlichen Spannungen zusammen.
• Verwenden Sie keine unterschiedlichen Kapazitäten oder alte und neue Lithiumbatterien zusammen.
• Batterien mit unterschiedlichen chemischen Materialien wie Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Batterien können nicht zusammen verwendet werden.
• Ersetzen Sie alle Batterien, wenn der Strom knapp ist.
• Verwenden Sie das Lithiumbatterie-PCM mit den entsprechenden Parametern.
• Wählen Sie Batterien mit gleichbleibender Leistung. Im Allgemeinen ist die Verteilung von Lithiumbatteriezellen für die Reihen- und Parallelschaltung erforderlich. Übereinstimmende Standards: Spannungsdifferenz ≤ 10 mV, Impedanzdifferenz ≤ 5 mΩ, Kapazitätsdifferenz ≤ 20 mA

Aufgrund des Konsistenzproblems von Lithiumbatterien ist es auch erforderlich, die Batterien mit der gleichen Spannung, internen Impedanz und Kapazität für die Anpassung auszuwählen, wenn dasselbe System (z. B. ternäres oder Lithiumeisen) für die Reihen- oder Parallelschaltung verwendet wird. Batterien mit unterschiedlichen Spannungsplattformen und unterschiedlicher interner Impedanz, die in Reihe verwendet werden, führen dazu, dass eine bestimmte Batterie in jedem Zyklus zuerst vollständig geladen und entladen wird. Wenn ein PCM vorhanden ist und kein Fehler auftritt, wird die Kapazität des gesamten Akkus verringert. Wenn kein PCM vorhanden ist, wird der Akku überladen oder entladen, wodurch der Akku beschädigt wird.

Wenn unterschiedliche Kapazitäten oder alte und neue Lithiumbatterien zusammen verwendet werden, kann es zu Leckagen, Nullspannung und anderen Problemen kommen, da während des Ladevorgangs Kapazitätsunterschiede dazu führen, dass einige Batterien überladen werden, andere nicht, während Batterien während des Entladevorgangs dies tun Der Strom geht nicht aus, aber die Batterien mit geringer Kapazität sind überladen. In einem solchen Teufelskreis werden die Batterien durch Leckage oder niedrige Spannung (Null) beschädigt.

Die typischen Verbindungsmodi eines Lithiumbatteriesatzes werden zuerst parallel und dann in Reihe geschaltet, zuerst in Reihe und dann parallel und schließlich gemischt.
Der Lithiumbatteriesatz für reine Elektrobusse wird normalerweise zuerst parallel und dann in Reihe geschaltet.
Lithiumbatterien für Energiespeicher im Stromnetz werden in der Regel zuerst in Reihe und dann parallel geschaltet.

• Vorteile von Lithiumbatterien, die zuerst parallel und dann in Reihe geschaltet werden
  Wenn eine Lithiumbatteriezelle mit Ausnahme der Kapazitätsreduzierung automatisch beendet wird, wirkt sich dies nicht auf die Parallelschaltung aus.
  Bei Parallelschaltung kann ein Kurzschluss einer Lithiumbatteriezelle aufgrund eines hohen Stroms einen Kurzschluss verursachen, der normalerweise durch die Verwendung der Sicherungsschutztechnologie vermieden wird.

• Nachteile von Lithiumbatterien, die zuerst parallel und dann in Reihe geschaltet werden
  Wenn eine Lithiumbatteriezelle mit Ausnahme der Kapazitätsreduzierung automatisch beendet wird, wirkt sich dies nicht auf die Parallelschaltung aus.
  Bei Parallelschaltung kann ein Kurzschluss einer Lithiumbatteriezelle aufgrund eines hohen Stroms einen Kurzschluss verursachen, der normalerweise durch die Verwendung der Sicherungsschutztechnologie vermieden wird.

• Vorteile von Lithiumbatterien, die zuerst in Reihe und dann parallel geschaltet werden
  Wenn Sie die Batterien zuerst entsprechend der Kapazität in Reihe schalten, z. B. 1/3 der gesamten Batteriekapazität in Reihe geschaltet werden, und dann den Rest parallel schalten, wird die Ausfallwahrscheinlichkeit von Lithiumbatteriemodulen mit hoher Kapazität verringert. Erste Serien- und dann Parallelschaltung tragen zur Konsistenz des Lithium-Akkus bei.

• Unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit der Lithiumbatterieverbindung, des Entwicklungstrends der Spannungsinkonsistenz und des Einflusses der Leistung ist der Verbindungsmodus der ersten parallelen und dann der ersten Reihe besser als der der ersten Reihe und dann der parallelenund der Topologiestruktur der ersten Eine serielle und dann parallele Lithiumbatterie fördert die Erkennung und Verwaltung jeder Lithiumbatteriezelle im System.

Gegenwärtig wird eine Lithiumbatterie in der Regel in Reihe geladen, was hauptsächlich auf ihre einfache Struktur, die geringen Kosten und die einfache Realisierung zurückzuführen ist. Aufgrund der unterschiedlichen Kapazität, internen Impedanz, Alterungseigenschaften und Selbstentladungsleistung wird beim Laden einer Lithiumbatterie in Reihe die Batteriezelle mit der geringsten Kapazität zuerst vollständig aufgeladen, und zu diesem Zeitpunkt ist die andere Batteriezelle nicht voll von Elektrizität. Wenn der Ladevorgang in Reihe fortgesetzt wird, ist die voll aufgeladene Batteriezelle möglicherweise überladen.

Eine Überladung der Lithiumbatterie beeinträchtigt die Batterieleistung und führt sogar zu Explosionen und Verletzungen. Um eine Überladung der Batteriezellen zu verhindern, ist die Lithiumbatterie mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) ausgestattet. Das Batteriemanagementsystem verfügt über einen Überladeschutz für jede einzelne Lithiumbatteriezelle usw. Wenn beim Laden in Reihe die Spannung einer einzelnen Lithiumbatteriezelle die Überladeschutzspannung erreicht, unterbricht das Batteriemanagementsystem den gesamten Serienladekreis und stoppt Laden, um zu verhindern, dass die einzelne Lithiumbatteriezelle überladen wird, wodurch andere Lithiumbatterien nicht vollständig aufgeladen werden können.

Beim parallelen Laden von Lithiumbatterien benötigt jede Lithiumionenbatterie eine Ausgleichsladung, da sonst die Leistung und Lebensdauer des gesamten Lithiumionenbatteriesatzes beeinträchtigt wird. Übliche Ladungsausgleichstechnologien umfassen: Ausgleichsladung mit konstantem Nebenschlusswiderstand, Ausgleichsladung mit Ein-Aus-Nebenschlusswiderstand, Ausgleichsladung der durchschnittlichen Batteriespannung, Ausgleichsladung des Schaltkondensators, Ausgleichsladung des Abwärtswandlers, Ausgleichsladung des Induktionswandlers usw.

Beim parallelen Laden von Lithiumbatterien müssen einige Probleme beachtet werden:

• Lithiumbatterien mit und ohne PCM können nicht parallel geladen werden. Batterien ohne PCM können durch Überladung leicht beschädigt werden.
• Parallel geladene Batterien müssen normalerweise das eingebaute PCM der Batterie entfernen und ein einheitliches Batterie-PCM verwenden.
• Befindet sich kein PCM im Parallelladebatterie, muss die Ladespannung auf 4,2 V begrenzt werden, und das 5-V-Ladegerät kann nicht verwendet werden.

Nach dem parallelen Anschluss der Lithium-Ionen-Batterien befindet sich ein Ladeschutzchip für den Ladeschutz der Lithium-Batterie. Hersteller von Lithiumbatterien haben die Änderungseigenschaften von Lithiumbatterien parallel vor der Batterieherstellung vollständig berücksichtigt. Die oben genannten Anforderungen an das aktuelle Design und die Auswahl der Batterien sind sehr wichtig, sodass Benutzer die Anweisungen zum Laden paralleler Lithiumbatterien Schritt für Schritt befolgen müssen, um mögliche Schäden durch falsches Laden zu vermeiden.

• Für Lithiumbatterien muss ein spezielles Ladegerät verwendet werden. Andernfalls erreicht die Batterie möglicherweise nicht den Sättigungszustand, was sich auf die Leistung auswirkt.
• Vor dem Laden des Lithium-Akkus muss dieser nicht vollständig entladen werden.
• Lassen Sie das Ladegerät nicht lange in der Steckdose. Entfernen Sie das Ladegerät, sobald der Akku vollständig aufgeladen ist.
• Batterien sind aus Elektrogeräten zu entnehmen, die längere Zeit nicht benutzt wurden, und nach vollständiger Entladung zu lagern.
• Stecken Sie die Anode und Kathode der Batterie nicht in die entgegengesetzte Richtung, da sonst die Batterie anschwillt oder platzt.
• Nickel-Ladegerät und Lithium-Ladegerät können nicht zusammen verwendet werden.