20 年間のバッテリーのカスタマイズ

リチウム電池の直列および並列接続の定義

単一のバッテリーセルの電圧と容量は限られているため、実際の使用では、機器の実際の電力需要を満たすために、より高い電圧と容量を得るために直列接続と並列接続が必要です。

  • 直列に接続されたリチウム電池
    バッテリーの電圧を追加すると、容量は同じままで、内部抵抗が増加します。

  • 並列接続されたリチウム電池
    定電圧、容量の追加、内部抵抗の低減、および電源時間の延長。

  • 直列および並列に接続されたリチウム電池
    3.7Vシングルバッテリーは、必要に応じて 3.7 *(N)Vの電圧でバッテリーパックに組み立てることができます(N:シングルバッテリーの数)
    たとえば、7.4V、12V、24V、36V、48V、60V、72Vなど。

  • 並列接続の容量
    2000mAhシングルバッテリーは、必要に応じて 2 *(N)Ahの容量のバッテリーパックに組み立てることができます(N:シングルバッテリーの数)
    たとえば、4000mAh、6000mAh、8000mAh、 5Ah10Ah20Ah、30Ah、 50Ah100Ahなどです。

リチウム電池パック

リチウム電池パック技術とは、 リチウム電池パックの加工、組み立て、梱包を指します。リチウム電池を組み立てるプロセスはPACKと呼ばれ、単一のバッテリーまたは直列または並列に接続されたリチウムバッテリーパックの場合があります。リチウム電池パックは通常、プラスチックケース、PCM、セル、出力電極、ボンディングシート、その他の絶縁テープ、二重コーティングテープなどで構成されています。

  • リチウム電池:完成したバッテリーのコア

  • PCM:過充電、過放電、過電流、短絡、NTCインテリジェント温度制御の保護機能。

  • プラスチックケース:バッテリー全体の支持骨格。 PCMを配置して固定します。他のすべてのケース以外の部品と制限を運びます。

  • 端子リード:さまざまな電子製品、エネルギー貯蔵製品、およびバックアップ電源用のさまざまな端子ワイヤの充電および放電インターフェースを提供できます。

  • ニッケルシート/ブラケット:セルの接続および固定コンポーネント

Lithium Battery Pack Structure

リチウム電池シリーズと並列接続

セキュリティ上の理由から、リチウムイオン電池には、各電池の電池監視に使用する外部PCMが必要です。バッテリーを並列に使用することはお勧めしません。並列に接続する場合は、バッテリーパラメータ(容量、内部抵抗など)の一貫性を確認してください。直列の他のバッテリーは一貫性のあるパラメーターを持つ必要があります。そうしないと、バッテリーパックのパフォーマンスが単一のセル。

Lithium Battery Series and Parallel Connection

リチウム電池の適合基準
電圧差≤10mv、インピーダンス差≤5mΩ、容量差≤20mA

リチウム電池のマッチングの目的は、電池内のすべてのセルが一貫した容量、電圧、および内部インピーダンスを持つようにすることです。これは、一貫性のない性能により、リチウム電池の使用中にさまざまなパラメータが発生するためです。電圧の不均衡が発生します。長時間使用すると、バッテリーは 過充電、過放電、容量の損失、さらには発火して爆発します。

直列に接続された2つのリチウム電池7.4Vリチウム電池

Two Lithium Batteries Connected in Series
モデル 18650-2S1P 18650-2S1P 18650-2S2P 18650-2S3P
電圧 7.4V 7.4V 7.4V 7.4V
容量 2200/2500 / 3000mAh 2200/2500 / 3000mAh 6000mAh 9000mAh
寸法 18 * 105mm 18 * 36 * 65mm 37 * 37 * 66mm 37 * 55 * 66mm
重量 90g 90g 180g 270g

直列に接続された3つのリチウム電池11.1Vリチウム電池

直列に接続された3つのリチウム電池
直列および並列接続モード 18650-3S1Pトライアングル 18650-3S1Pインライン 18650-3S2P 18650-3S3P
電圧 11.1V 11.1V 11.1V 11.1V
容量 2200/2500 / 3000mAh 2200/2500 / 3000mAh 6000mAh 9000mAh
寸法 66.5 * 36.6 * 36.6mm 69.8 * 55.7 * 18.8mm 66.8 * 55.0 * 40.8mm 60.6 * 68.0 * 56.1mm
重量 155g 158g 285g 425g

直列に接続された4つのリチウム電池14.8Vリチウム電池

直列に接続された4つのリチウム電池
直列および並列接続モード 18650-4S1Pスクエア 18650-4S1Pインライン 18650-4S2P
電圧 14.8V 14.8V 14.8V
容量 2200/2500 / 3000mAh 2200/2500 / 3000mAh 6000mAh
寸法 69.6 * 37.7 * 37.7mm 69.3 * 73.4 * 17.6mm 70.6 * 74.2 * 37.1mm
重量 181g 191g 371g

直列に接続された6つのリチウム電池22.2Vリチウム電池

直列に接続された6つのリチウム電池
直列および並列接続モード 18650-6S1Pインライン 18650-6S2P 18650-6S3P
電圧 25.2V 25.2V 25.2V
容量 2000 / 3000mAh 6000mAh 9000mAh
寸法 114 * 72 * 22mm 114 * 72 * 41mm 114 * 72 * 60mm
重量 303g 570g 835g

リチウム電池パックのプラグとリードの長さは、お客様の電気機器に応じてカスタマイズできます。

リチウム電池ワイヤー/端子

リチウム電池の電圧は直列接続後に増加し、容量は並列接続後に増加することは誰もが知っています。次に、直列または並列接続のリチウム電池の数量を計算する方法、およびセルの数は?

セルごとに電圧と容量が異なるため、計算の前に、バッテリーパックのどのセル仕様がアセンブリに採用されているかを知る必要があります。特定のリチウム電池パックを組み立てるために必要な直列および並列接続のセル数は異なります。市場に出回っている一般的なリチウム電池の種類は、 3.7V LiCoO2、3.6V三元、3.2V LFePO4、2.4Vチタン酸リチウムです。容量は、セルのサイズ、材料、メーカーによって異なります。

例として48V20Ahリチウムバッテリーパックを取り上げます

  • 使用される単一セルのサイズが186503.7V2000mAhであると仮定します
  • 直列接続のセル数:48V / 3.7V = 12.97。それは直列の13個のセルです。
  • 並列接続のセル数:20Ah / 2Ah = 10。これは、並列の10セルです。

直列に接続された一般的に使用されるリチウム電池

公称電圧 バッテリーカテゴリー 直列接続の一般的な数量 充電電圧
12V 3.7V LiCoO2 3S 12.6V
3.2V リン酸鉄リチウム 4S 14.6V
24V 3.7V LiCoO2 7S 29.4V
3.2V リン酸鉄リチウム 8S 29.2V
36V 3.7V LiCoO2 10S 42.0V
3.7V LiCoO2 11S 46.2V
3.2V リン酸鉄リチウム 11S 40.2V
3.2V リン酸鉄リチウム 12S 43.8V
48V 3.7V LiCoO2 13S 54.6V
3.7V LiCoO2 14S 58.8V
3.2V リン酸鉄リチウム 15S 58.8V
3.2V リン酸鉄リチウム 16S 58.8V
60V 3.7V LiCoO2 17S 71.4V
3.2V リン酸鉄リチウム 20S 73.0V
72V 3.7V LiCoO2 20S 84.0V
3.2V リン酸鉄リチウム 24S 87.6V

リチウム電池の組み立てプロセス

18650-3S6P / 11.1V / 15600mAhリチウム電池の組み立てプロセス

  • セル容量の等級付け

    セル容量の等級付け
    容量差≤30mAh
    容量のグレーディング後、48〜72時間静止してから、分散します。

  • 電圧内部インピーダンスのソートとマッチング

    電圧内部インピーダンスのソートとマッチング
    電圧差≤5mV
    内部インピーダンス差≤5mΩ同様の電圧内部インピーダンスを持つ8つのセルが一緒に分散されます。

  • セルスポット溶接

    セルスポット溶接
    形成されたニッケルストリップの使用は、スプリアスジョイント、短絡、低効率、および不均一な電流分布の問題を排除します

  • Welded PCM

    溶接PCM
    回路基板に漏れのあるコンポーネントがなく、コンポーネントに欠陥のある溶接がないことを確認してください。

  • バッテリー絶縁

    バッテリー絶縁
    絶縁のために繊維、シリコーンポリエステルテープを貼り付けます。

  • バッテリーパックの経年劣化

    バッテリーパックの経年劣化
    電池の品質については、リチウム電池の安定性、安全性、耐用年数を向上させてください。

  • PVCシュリンクフィルム

    PVCシュリンクフィルム
    熱収縮後に両端を配置し、
    次に、中央部分を熱収縮させます。
    真ん中にPVCフィルムを置きます。伸ばしても白くなりません。穴はありません。

  • 完成品の性能テスト

    完成品の性能テスト
    電圧:10.8〜11.7V
    内部インピーダンス:≤150mΩ
    充放電および過電流性能テスト。

  • バッテリーコードスパート

    バッテリーコードスパート
    コードスパートは歪曲できず、読みやすい手書きが必要です

直列および並列のリチウム電池に関する注意事項

  • 異なるブランドの電池を一緒に使用しないでください。
  • 電圧の異なる電池を併用しないでください。
  • 容量の異なるものや新旧のリチウム電池を併用しないでください。
  • ニッケル水素電池やリチウム電池など、化学物質の異なる電池は併用できません。
  • 電気が不足している場合は、すべての電池を交換してください。
  • 対応するパラメータでリチウム電池PCMを使用してください。
  • 一貫した性能のバッテリーを選択してください。一般的に、直列および並列接続にはリチウム電池セルの配布が必要です。マッチング規格:電圧差≤10mV、インピーダンス差≤5mΩ、容量差≤20mA

リチウム電池の一貫性の問題により、同じシステム(三元またはリチウム鉄など)を直列または並列接続に使用する場合、同じ電圧、内部インピーダンス、およびマッチング容量を持つ電池を選択する必要もあります。異なる電圧プラットフォームと異なる内部インピーダンスを直列に使用したバッテリーでは、特定のバッテリーが各サイクルで最初に完全に充電および放電されます。 PCMがあり、障害が発生しない場合、バッテリー全体の容量が減少します。 PCMがない場合、バッテリーは過充電または過放電され、バッテリーが損傷します。

Full voltage not available

異なる容量または新旧のリチウム電池を一緒に使用すると、充電プロセス中に容量の違いによって一部の電池が過充電され、一部の電池が過充電されないため、漏れ、ゼロ電圧などの問題が発生する可能性があります。電力が不足することはありませんが、低容量のバッテリーが過放電します。このような悪循環では、バッテリーは漏れや低(ゼロ)電圧によって損傷します。

フルキャパシティーは利用できません

リチウム電池を組み立てるには、最初に並列または直列に接続しますか?

  • 直列および並列に接続されたリチウム電池のトポロジー構造
  • リチウム電池パックの一般的な接続モードは、最初に並列に接続し、次に直列に接続し、最初に直列に接続し、次に並列に接続し、最後に混合します。
    純粋な電気バス用のリチウム電池パックは、通常、最初に並列に接続され、次に直列に接続されます。
    電力網エネルギー貯蔵用のリチウム電池パックは、最初に直列に接続され、次に並列に接続される傾向があります。

    • First Parallel and Then Series of Power Battery Module Topological Structure
      最初に並列、次に一連のパワーバッテリーモジュールのトポロジー構造
    • First Series and Then Parallel of Power Battery Module Topological Structure
      パワーバッテリーモジュールのトポロジー構造の最初のシリーズ、次にパラレル
    • First Parallel, Then Series and Parallel Again of Power Battery Module Topological Structure
      パワーバッテリーモジュールのトポロジー構造の最初の並列、次に直列および並列
    • 最初に並列に接続され、次に直列に接続されたリチウム電池の利点
      容量の減少を除いて、リチウム電池セルが自動的に終了する場合、並列接続には影響しません。
      並列接続では、リチウム電池セルの短絡は大電流による短絡を引き起こす可能性がありますが、これは通常、ヒューズ保護技術を使用することで回避されます。

    • 最初に並列に接続され、次に直列に接続されたリチウム電池の欠点
      容量の減少を除いて、リチウム電池セルが自動的に終了する場合、並列接続には影響しません。
      並列接続では、リチウム電池セルの短絡は大電流による短絡を引き起こす可能性がありますが、これは通常、ヒューズ保護技術を使用することで回避されます。

    • 最初に直列に接続され、次に並列に接続されたリチウム電池の利点
      まず、容量に応じて電池を直列に接続します。たとえば、電池全体の容量の3分の1を直列に接続し、残りを並列に接続すると、大容量リチウム電池モジュールの故障確率が低くなります。最初の直列接続と次に並列接続は、リチウム電池パックの一貫性を支援します。

    • リチウム電池接続の信頼性、電圧不整合の発生傾向と性能の影響の観点から、 最初の並列、次に直列の接続モードは、最初の直列、次に並列の接続モードよりも優れており、最初のトポロジー構造は直列および並列のリチウム電池は、システム内の各リチウム電池セルの検出と管理に役立ちます。

    直列および並列で充電するリチウム電池

    現在、リチウム電池は直列に充電される傾向がありますが、これは主にその単純な構造、低コスト、および実現の容易さによるものです。ただし、容量、内部インピーダンス、経年劣化特性、自己放電性能が異なるため、リチウム電池を直列に充電すると、容量が最も小さい電池が先に完全に充電され、この時点でもう一方の電池は満充電になりません。電気の。直列に充電し続けると、完全に充電されたバッテリーセルが過充電される可能性があります。

    リチウム電池の過充電は、電池の性能を損ない、爆発や怪我につながることもあります。そのため、電池セルの過充電を防ぐために、リチウム電池にはバッテリー管理システム(BMS)が装備されています。バッテリー管理システムは、すべてのリチウム電池セルなどに対して過充電保護を備えています。直列充電時に、単一のリチウム電池セルの電圧が過充電保護電圧に達すると、バッテリー管理システムは直列充電回路全体を遮断して停止します。単一のリチウム電池セルが過充電されて、他のリチウム電池が完全に充電できなくなるのを防ぐために充電します。

    リチウム電池の並列充電では、各リチウムイオン電池を均等に充電する必要があります。そうしないと、リチウムイオン電池パック全体の性能と寿命に影響します。一般的な充電均等化技術には、一定のシャント抵抗均等化電荷、オンオフシャント抵抗均等化電荷、平均バッテリ電圧均等化電荷、スイッチコンデンサ均等化電荷、降圧コンバータ均等化電荷、インダクタンス均等化電荷などが含まれます。

    リチウム電池の並列充電では、いくつかの問題に注意する必要があります。

    • PCMの有無にかかわらずリチウム電池は並行して充電することができません。 PCMのないバッテリーは、過充電によって簡単に損傷する可能性があります。
    • 並行して充電されるバッテリーは、通常、バッテリーの内蔵PCMを取り外し、統合バッテリーPCMを使用する必要があります。
    • 並列充電バッテリーにPCMがない場合、充電電圧は4.2Vに制限する必要があり、5V充電器は使用できません。

    リチウムイオン電池を並列に接続した後、リチウム電池の充電保護用の充電保護チップがあります。リチウム電池メーカーは、電池製造前にリチウム電池の変化特性を並行して十分に検討してきました。現在の設計とバッテリーの選択に関する上記の要件は非常に重要であるため、ユーザーは、誤った充電による損傷の可能性を回避するために、並列リチウムバッテリーの充電手順に従う必要があります。

    • リチウム電池には専用の充電器を使用する必要があります。そうしないと、電池が飽和状態にならず、性能に影響を与える可能性があります。
    • リチウム電池を充電する前に、完全に放電する必要はありません。
    • 充電器をソケットに長時間置いたままにしないでください。バッテリーが完全に充電されたらすぐに充電器を取り外します。
    • 電池は、長期間使用されていない電気器具から取り出し、完全に放電した後に保管するものとします。
    • バッテリーのアノードとカソードを反対方向に差し込まないでください。差し込むと、バッテリーが膨張または破裂します。
    • ニッケル充電器とリチウム充電器を併用することはできません。
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