无论铅酸蓄电池的生产工艺、使用类型或电池容量如何,单个电池的额定电压通常为2V。因此,电池组的额定电压(24V、48V等)必须由多个单体电池串联组成。
电池的容量根据用电设备的使用要求而定,从几安培小时到数千或数万安培小时不等。然而,由于生产、运输、搬运、安装、连接等各种原因,电池不可能做得很大。这需要从单体电池的连接组合中求解所需的额定容量和工作电压。
串联(提高电压)
电池组的串联连接方式是将多个电池的正极(+)和负极(-)依次连接,首尾作为总输出。这种连接方式下,总电压=单体电压×电池数量,总容量=单体容量(保持不变)。例如,4个12V 100Ah的电池串联后,总电压为12V×4=48V,总容量仍为100Ah(与单体电池相同)。
这是最常见的连接方式。一旦确定了所需的电池容量和电池组电压,当容量低于1000Ah时,通常将单体电池串联组成电池组。这种方法更直观,也更方便电池组的安装、连接、维护和维修。电池组的实际容量可以通过找到电池组中容量最低的单体电池来确定。
串联适用于需要更高电压的设备,例如电动汽车、太阳能系统和工业设备。但需要注意的是,所有串联的电池应为相同型号、容量和使用年限的电池,以避免因功率不均匀而导致过充或过放。此外,充电时应使用电压匹配的充电器(例如48V充电器),以确保安全和电池寿命。
并联(增加容量)
电池组的并联连接方式是将所有电池的正极和负极连接起来,总输出从并联组的两端引出。在这种连接方式下,总电压=单体电压(保持不变),总容量=单体容量×电池数量。例如,4个12V、100Ah的电池并联后,总电压仍为12V,但总容量提升至100Ah × 4 = 400Ah。
此方法与工作电压无关,仅扩大容量。通常采用两个由单体电芯串联组成的独立电池组并联使用。这样,两组电池可以分别进行维护和维修,并且电池组并联使用后,单组放电电流会降低。因此,在相同终止电压下,两组并联电池的实际放电容量会大于各组额定容量之和。
并联适用于对容量要求更高、电池寿命更长的设备,例如房车储能系统、UPS电源等。但需要特别注意的是,并联电池的电压必须严格一致(电压差最好≤0.1V),否则电压差可能导致电流回流,损坏电池。为确保安全稳定运行,建议使用电池平衡器或添加二极管进行隔离,以防止电池之间出现环流问题。
混合(串并联,同时考虑电压和容量)
电池组的混合(串并联)连接方式是通过先串联提高电压,再并联提高容量(或反向操作)来实现电压和容量的同时优化。在这种连接方式下,总电压等于单个串联组的电压,总容量等于单个并联组的容量乘以并联组数。
以8块12V 100Ah电池2串4并为例:先将2块电池串联组成一组(12V×2=24V,容量保留100Ah),再将4组这样的串联电池并联,最终系统输出为24V 400Ah(100Ah×4)。
这种混合方式特别适用于需要同时满足高电压和大容量需求的场合,例如大型储能电站、电动船舶和其他工业应用。实际运行中,必须严格控制电池参数的一致性,要求每组串联电池的性能参数高度匹配,并联组之间的电压差不得超过0.2V。
对于复杂的混合系统,强烈建议配置专业的电池管理系统(BMS),实现实时监控、均衡管理和安全保护,确保系统稳定高效运行。

请注意以下关键点。
混合使用电池(即串联和并联组合)时,应特别注意以下关键问题,以确保系统的安全性和稳定性:
电池一致性
所有电池应使用相同型号、相同容量、相同使用年限的电池组,并确保每个电池之间的电压差不超过0.1V。如果电池性能不一致,功率较大的电池可能会对功率较小的电池进行反向充电,导致电池过热甚至损坏,严重影响系统的寿命和安全。
线材和连接器的选择
为降低线路阻抗,建议使用具有足够截面积的低阻抗铜缆(例如,25mm² 的电线可支持 100A 电流)。此外,连接端子应镀锡或镀银,以防止铅酸腐蚀,确保长期稳定的电气连接。
安全防护措施
在每个串联电路中,应安装适当规格的保险丝(例如额定电流的1.25倍),以防止过流损坏。如果采用并联连接,建议使用二极管隔离或电池平衡器,以避免电池之间产生环流,从而减少能量损失和过热风险。
充电管理
充电器必须与混合动力系统的总电压匹配(例如,24V 充电器适用于 24V 电池组)。如果条件允许,可以为每组串联电池配置独立的充电端口,以确保均衡充电并延长电池寿命。
遵循以上注意事项,可有效提高混合电池系统的可靠性和安全性,避免潜在的风险。
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