Conexión de baterías de litio en paralelo y en serie

Debido al voltaje y la capacidad limitados de la sola celda de la batería, se necesita la conexión en serie y en paralelo en el uso real para obtener mayor voltaje y capacidad, a fin de satisfacer la demanda real de energía del equipo.

• Baterías de litio conectadas en serie
  Agregue el voltaje de las baterías, la capacidad permanece igual y la resistencia interna aumenta.

• Baterías de litio conectadas en paralelo
  Voltaje constante, capacidad adicional, resistencia interna reducida y tiempo de suministro de energía prolongado.

• Baterías de litio conectadas en serie y paralelo
  La batería individual de 3,7 V se puede montar en un paquete de baterías con un voltaje de 3,7*(N)V según sea necesario (N: número de baterías individuales)
  Por ejemplo, 7,4 V, 12 V, 24 V, 36 V, 48 V, 60 V, 72 V, etc.

• Capacidad de conexión en paralelo
  La batería individual de 2000 mAh se puede ensamblar en un paquete de baterías con una capacidad de 2*(N) Ah según sea necesario (N: número de baterías individuales)
  Por ejemplo, 4000 mAh, 6000 mAh , 8000 mAh , 5 Ah, 10 Ah, 20 Ah, 30 Ah, 50 Ah , 100 Ah , etc.

La técnica del paquete de baterías de litio se refiere al procesamiento, montaje y embalaje del paquete de baterías de litio. El proceso de ensamblaje de celdas de litio se denomina PACK, que puede ser una sola batería o un paquete de baterías de litio conectado en serie o en paralelo. El paquete de baterías de litio generalmente consta de una caja de plástico, PCM, celda, electrodo de salida, lámina de unión y otra cinta aislante, cinta de doble revestimiento, etc.

• Celda de litio : el núcleo de una batería terminada

• PCM : funciones de protección de sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente, cortocircuito, control de temperatura inteligente NTC.

• Caja de plástico : el esqueleto de soporte de toda la batería; Coloque y fije el PCM; Lleve todas las demás partes que no sean de la caja y limite.

• Cable terminal : puede proporcionar una variedad de interfaces de carga y descarga de cables terminales para una variedad de productos electrónicos, productos de almacenamiento de energía y energía de respaldo.

• Chapa/soporte de níquel : Componente de conexión y fijación de la celda

Por razones de seguridad, las baterías de iones de litio necesitan un PCM externo que se use para monitorear la batería de cada batería. No se recomienda utilizar baterías en paralelo. Si se conecta en paralelo, asegúrese de que los parámetros de la batería sean consistentes (capacidad, resistencia interna, etc.), las otras baterías en serie deben tener parámetros consistentes, de lo contrario, el rendimiento del paquete de baterías puede ser mucho peor que el rendimiento de una sola celda

Criterios de coincidencia de batería de litio
diferencia de voltaje ≤ 10 mv, diferencia de impedancia ≤ 5 mΩ, diferencia de capacidad ≤ 20 mA

El propósito de la combinación de baterías de litio es garantizar que cada celda de la batería tenga una capacidad, voltaje e impedancia interna constantes, ya que los rendimientos inconsistentes harán que la batería de litio tenga varios parámetros durante el uso. Ocurrirá un desequilibrio de voltaje. Después de un funcionamiento prolongado, la batería se sobrecargará, se descargará en exceso, se perderá capacidad o incluso se incendiará y explotará.

Dos baterías de litio conectadas en serie ( batería de litio de 7,4 V )

Tres baterías de litio conectadas en serie ( batería de litio de 11,1 V )

Modo de conexión en serie y en paralelo	18650-3S1 P triangle	18650-3S1P in-line	18650-3S2P	18650-3S3P
Voltage	11.1V	11.1V	11.1V	11.1V
Capacity	2200/2500/3000mAh	2200/2500/3000mAh	6000mAh	9000mAh
Dimension	66.5*36.6*36.6mm	69.8*55.7*18.8mm	66.8*55.0*40.8mm	60.6*68.0*56.1mm
Weight	155g	158g	285g	425g

Cuatro baterías de litio conectadas en serie ( batería de litio de 14,8 V)

Modo de conexión en serie y en paralelo	18650-4S1P square	18650-4S1P In-line	18650-4S2P
Voltage	14.8V	14.8V	14.8V
Capacity	2200/2500/3000mAh	2200/2500/3000mAh	6000mAh
Dimension	69.6*37.7*37.7mm	69.3*73.4*17.6mm	70.6*74.2*37.1mm
Weight	181g	191g	371g

Seis baterías de litio conectadas en serie ( batería de litio de 22,2 V )

Modo de conexión en serie y en paralelo	18650-6S1P In-line	18650-6S2P	18650-6S3P
Voltage	25.2V	25.2V	25.2V
Capacity	2000/3000mAh	6000mAh	9000mAh
Dimension	114*72*22mm	114*72*41mm	114*72*60mm
Weight	303g	570g	835g

La longitud del enchufe y el cable del paquete de baterías de litio se puede personalizar de acuerdo con el equipo eléctrico del cliente.

Todos sabemos que el voltaje de la batería de litio aumenta después de la conexión en serie, la capacidad aumenta después de la conexión en paralelo, luego, ¿cómo calcular la cantidad de batería de litio de la conexión en serie o en paralelo, y cuántas celdas?

Antes del cálculo, necesitamos saber qué especificación de celda del paquete de baterías se adopta para el ensamblaje, porque las diferentes celdas tienen diferente voltaje y capacidad. La cantidad de celdas de conexión en serie y en paralelo requerida para ensamblar un paquete de baterías de litio específico varía. Los tipos de celdas de litio comunes en el mercado son: 3.7V LiCoO2, 3.6V ternario, 3.2V LFePO4, 2.4V titanato de litio . La capacidad es diferente debido al tamaño de la celda, el material y los fabricantes.

Tome el paquete de batería de litio de 48V 20Ah como ejemplo

• Suponga que el tamaño de la celda individual utilizada es 18650 3.7V 2000mAh
• Cantidad de celdas de conexión en serie: 48V/3.7V=12.97. Eso es 13 celdas en serie.
• Cantidad de celdas de conexión en paralelo: 20Ah/2Ah=10. Eso es 10 celdas en paralelo.

Batería de litio de uso común conectada en serie

Proceso de ensamblaje de la batería de litio 18650-3S6P/11.1V/15600mAh

• No utilice pilas de diferentes marcas juntas.
• No utilice baterías con diferentes voltajes juntos.
• No utilice capacidades diferentes o pilas de litio viejas y nuevas juntas.
• Las baterías con diferentes materiales químicos no se pueden usar juntas, como las baterías de níquel e hidruro metálico y las baterías de litio.
• Reemplace todas las baterías cuando la electricidad sea escasa.
• Utilice la batería de litio PCM con los parámetros correspondientes.
• Elija baterías con un rendimiento constante. En general, se requiere la distribución de celdas de batería de litio para la conexión en serie y en paralelo. Estándares coincidentes: diferencia de voltaje≤10mV, diferencia de impedancia ≤5mΩ, diferencia de capacidad ≤20mA

Debido a la cuestión de la consistencia de las baterías de litio, cuando se utiliza el mismo sistema (como ternario o hierro de litio) para la conexión en serie o en paralelo, también es necesario seleccionar las baterías con el mismo voltaje, impedancia interna y capacidad de emparejamiento. Las baterías con diferentes plataformas de voltaje y diferente impedancia interna usadas en serie harán que una determinada batería se cargue y descargue por completo primero en cada ciclo. Si hay un PCM y no ocurre ninguna falla, se reducirá la capacidad de toda la batería. Si no hay PCM, la batería se sobrecargará o se descargará en exceso, lo que dañará la batería.

Si se usan baterías de litio nuevas y viejas de diferentes capacidades, puede haber fugas, voltaje cero y otros problemas, porque durante el proceso de carga, las diferencias de capacidad hacen que algunas baterías se sobrecarguen y otras no, mientras que durante el proceso de descarga, las baterías de alta capacidad sí lo hacen. No se queda sin energía, pero las baterías de baja capacidad se descargan. En tal círculo vicioso, las baterías se dañarán por fugas o voltaje bajo (cero).

Los modos de conexión típicos de un paquete de baterías de litio se conectan primero en paralelo y luego en serie, primero en serie y luego en paralelo y, finalmente, se mezclan.
El paquete de baterías de litio para autobuses eléctricos puros generalmente se conecta primero en paralelo y luego en serie.
El paquete de baterías de litio para el almacenamiento de energía de la red eléctrica tiende a conectarse primero en serie y luego en paralelo.

• Ventajas de las baterías de litio primero conectadas en paralelo y luego en serie
  Si una celda de batería de litio sale automáticamente, excepto la reducción de capacidad, no afecta la conexión en paralelo;
  En una conexión en paralelo, un cortocircuito de una celda de batería de litio puede provocar un cortocircuito debido a la gran corriente, que generalmente se evita mediante el uso de tecnología de protección con fusibles.

• Desventajas de las baterías de litio primero conectadas en paralelo y luego en serie
  Si una celda de batería de litio sale automáticamente, excepto la reducción de capacidad, no afecta la conexión en paralelo;
  En una conexión en paralelo, un cortocircuito de una celda de batería de litio puede provocar un cortocircuito debido a la gran corriente, que generalmente se evita mediante el uso de tecnología de protección con fusibles.

• Ventajas de las baterías de litio primero conectadas en serie y luego en paralelo
  Primero conectando las baterías en serie de acuerdo con la capacidad, por ejemplo, 1/3 de la capacidad total de la batería está conectada en serie, y luego conectando el resto en paralelo, reducirá la probabilidad de falla de los módulos de batería de litio de alta capacidad. Primero la conexión en serie y luego en paralelo ayuda a la consistencia del paquete de baterías de litio.

• Desde la perspectiva de la confiabilidad de la conexión de la batería de litio, la tendencia de desarrollo de la inconsistencia de voltaje y la influencia del rendimiento, el modo de conexión primero en paralelo y luego en serie es mejor que el de la primera serie y luego en paralelo , y la estructura de topología de primero La batería de litio en serie y luego en paralelo es propicia para la detección y gestión de cada celda de la batería de litio en el sistema.

En la actualidad, la batería de litio tiende a cargarse en serie, lo que se debe principalmente a su estructura simple, bajo costo y fácil realización. Pero como resultado de la diferente capacidad, impedancia interna, características de envejecimiento y rendimiento de autodescarga, cuando se carga la batería de litio en serie, la celda de la batería con la capacidad más pequeña se cargará completamente primero y, en este punto, la otra celda de la batería no está llena. de electricidad Si continúa cargando en serie, la celda de la batería completamente cargada puede sobrecargarse.

La sobrecarga de la batería de litio dañará el rendimiento de la batería e incluso provocará explosiones y lesiones, por lo tanto, para evitar la sobrecarga de las celdas de la batería, la batería de litio está equipada con un sistema de administración de batería (BMS). El sistema de gestión de la batería tiene protección contra sobrecarga para cada celda de la batería de litio, etc. Al cargar en serie, si el voltaje de una sola celda de la batería de litio alcanza el voltaje de protección contra sobrecarga, el sistema de administración de la batería cortará todo el circuito de carga en serie y se detendrá. cargando para evitar que la única celda de la batería de litio se sobrecargue, lo que hará que otras baterías de litio no puedan cargarse por completo.

En la carga paralela de baterías de litio, cada batería de iones de litio necesita una carga de ecualización; de lo contrario, el rendimiento y la vida útil de todo el paquete de baterías de iones de litio se verán afectados. Las tecnologías comunes de ecualización de carga incluyen: carga de ecualización de resistencia de derivación constante, carga de ecualización de resistencia de derivación de encendido y apagado, carga de ecualización de voltaje promedio de la batería, carga de ecualización de capacitor de interruptor, carga de ecualización de convertidor reductor, carga de ecualización de inductancia, etc.

Se debe prestar atención a varios problemas en la carga paralela de baterías de litio:

• Las baterías de litio con y sin PCM no se pueden cargar en paralelo. Las baterías sin PCM pueden dañarse fácilmente si se sobrecargan.
• Las baterías cargadas en paralelo generalmente necesitan quitar el PCM incorporado de la batería y usar un PCM de batería unificado.
• Si no hay un PCM en la batería de carga en paralelo, el voltaje de carga debe limitarse a 4,2 V y no se puede usar un cargador de 5 V.

Después de que las baterías de iones de litio se conecten en paralelo, habrá un chip de protección de carga para la protección de carga de la batería de litio. Los fabricantes de baterías de litio han considerado completamente las características de cambio de la batería de litio en paralelo antes de la producción de la batería. Los requisitos anteriores del diseño actual y la elección de las baterías son muy importantes, por lo que los usuarios deben seguir las instrucciones de carga de baterías de litio en paralelo paso a paso, para evitar posibles daños por una carga incorrecta.

• Se debe usar un cargador especial para la batería de litio, o la batería puede no alcanzar el estado de saturación, afectando su rendimiento.
• Antes de cargar la batería de litio, no es necesario que se descargue por completo.
• No mantenga el cargador en el enchufe durante mucho tiempo. Retire el cargador tan pronto como la batería esté completamente cargada.
• Las baterías se retirarán de los aparatos eléctricos que no se hayan utilizado durante mucho tiempo y se almacenarán después de que se hayan descargado por completo.
• No enchufe el ánodo y el cátodo de la batería en la dirección opuesta, de lo contrario, la batería se hinchará o explotará.
• El cargador de níquel y el cargador de litio no se pueden usar juntos.