锂离子电池整理一些锂离子电池相关概念。
1 容量单位
Capacity安时: Ah(安培小时)表示电池容量,指电池可为设备供电的时间。比如: 5 Ah 电池理论上可以提供 1 安培电流 5 小时或 5 安培电流 1 小时。Energy瓦时: Wh(瓦特小时)同样表示电池容量,该电池或电池组总共可以做多少功。换算: 瓦时=电压*安时, Wh=V*Ah, 类比P=UI
2 放电倍率
C-Rate放电倍率: 动力电池的关键参数之一,最大放电倍率指该电池支持的最大工作电流。当然瞬时电流可以更大。Rate capability1 C 意味着放电电流将在1 小时内放电完整个电池。 比如2Ah电池,1C倍率放电,则该电池以2A电流持续1小时内释放完。最大工作电流A=电池放电倍率C*容量Ah
2.1 放电倍率与电池容量成反比:
由于工艺的限制,最大放电倍率与电池容量成反比。
低倍率大容量。小电流长续航,手电筒,小台扇等。
高倍率低容量。大电流大功率,吸尘器,电动工具等。
2.2 C-Rate与时间成倒数关系,理想状态下
以1C来看,是在1小时内将电池内所有的容量全部释放出来,
2C是在0.5小时(30分钟)内将电池所有的容量释放出来,
10C是在0.1小时(6分钟)内将电池所有的容量释放出来来,
0.5C是在2小时(120分钟)内将电池所有的容量释放出来,
0.1C是在10小时(600分钟)内将电池所有的容量释放出来。
2.3 按照放电倍率大小分类
容量电池: 3c以下,容量较大,低电流,长续航。充电宝,太阳能路灯,玩具,手电筒,小风扇等...
动力电池: 5c以上,容量偏小,大电流,强动力。电动工具,吸尘器等…
倍率电池: 10c以上,超大电流,超强动力。航模…
3 电池组
seriesS 串联: 电压升高,容量不变. 串联数量视负载需求。航模无刷电机使用的电调,通常不直接标识工作电压,而是标识(2s~3s)指支持2串到3串,约8v~12v。(2s~6S)支持2串到6串,约8v~24v。parallelP 并联: 电压不变,容量增加. 并联无限制,受限于(空间, 重量)航模电池常用的缩写3S,表示3颗电池串联,即(3*4v=12v)输出.
其他关键字:Internal resistance 内阻Self-discharge (rate) 自放电(率)Constant-Current (CC) 恒流Constant-Voltage (CV) 恒压
3.1 串并联
影响现实电路的因素, 由于每个电池的个体差异
组内不均衡状态. 串联需要做均衡,并联不需要
电池故障,导致断路
电池故障,导致短路. 可能性很低
3.2 2*3=6颗电池组合
对比:单颗电池按4v计算,容量设为2ah。可作功为8wh。6颗电池做串并联电池组,如下4种组合。
先串VS先并
2串3并
3并2串
3串2并
2并3串
先串VS先并
4v*2串=8v;
2ah*3并=6ah;
4v*3串=12v;
2ah*2并=4ah;
2ah*3并=6ah
4v*2串=8v
2ah*2并=4ah
4v*3串=12v
电压(V)
8
8
12
12
电压(V)
电压更高,可支持更高电压负载
容量(ah)
6
6
4
4
容量(ah)
容量更大,放电时间更长
5c放电:
5c*6ah=30A
5c*6ah=30A
5c*4ah=20A
5c*4ah=20A
5c放电:
电流更大,支持更大电流负载
wh:
可作功为:8v*6ah=48wh
可作功为:12v*4ah=48wh
wh:
可作功总数相同 (6颗*8wh=48wh)...
均衡版
3
1
2
1
均衡版
断路损失
‘-1.3
’-1/6
‘-1/2
’-1/6
断路损失
短路保险丝
3
6
2
6
短路保险丝
2s3p
3p2s
3s2p
2p3s
市面上的电池组多数会使用先并联再串联。方便均衡。 若需要8v电压输出,则会用到3并2串,3p2s。 若需要12v电压输出,则会用到2并3串,2p3s。
3.3 3*3=9颗电池组合
单颗电池按4v计算,容量设为2ah。可作功为8wh。9颗电池串并联。
先串VS先并
3串3并
3并3串
先串VS先并
3颗串联12v;再并联增加容量
3颗并联6ah;再串联升压到12v
4v*3串=12v;2ah*3并=6ah
2ah*3并=6ah;4v*3串=12v
wh:
可作功为:12v*6ah=72wh放电能力与容量均相同。
wh:
1 均衡
3串需要3个均衡版
只需要1个均衡版
1 均衡
2 断路
故障电池所在的串整串失效,整组容量损失1/3。
故障电池所在的并联组电压不变,整组容量损失1/9
2 断路
3 短路
3个保险丝
9个保险丝
3 短路
注: 较廉价的,中小功率的更多使用先并再串,方便均衡。