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正确地把电池串联和并联起来 [复制链接]

BG2AXI

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发表于 2009-1-20 01:08:23 |显示全部楼层

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style="WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0">在电池组中是把多个电池串联起来，得到所需要的工作电压。如果所需要的是更高的容量和更大的电流，那就应该把电池并联起来。另外还有一些电池组，把串联和并联这两种方法结合起来。一个膝上型电脑的电池有可能是把四节3.6V锂离子电池串联起来，总电压达到14.4V；然后，再把两组串联在一起的电池并联起来，这样，电池组的总电量就可以从2000毫安时提高到4000毫安时。这种接法称作“四串两并”，它的意思是：把两组由四节电池串联在一起的电池组并联起来。ffice

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style="WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0">在手表、备份用的存储器和蜂窝电话里一般使用一节电池。一节镍基电池的标称电压是1.2V，碱性电池是1.5V，氧化银电池是1.6V，铅酸性电池是2V，锂电池是3V，而锂离子电池的标称电压则是3.6V。使用锂离子聚合物和其他类型的锂电池，它的额定电压一般为3.7V。如果要想得到像11.1V这种不常见的电压，就得把三节这种电池串联在一起。随着现代微电子技术的发展，我们已经可以用一节3.6V的锂离子电池，为蜂窝电话和低功耗的便携通讯产品供电。在上世纪六十年代，在照度计中广泛使用的汞电池，出于环境保护方面的考虑，如今已经完全退出市场。
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style="WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0"> 
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style="WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0">镍基电池的标称电压为1.2V或1.25V。它们之间，除了市场偏好之外，没有任何差别。大部分的商用电池，每节电池的电压为1.2V；工业电池、航空电池和军用电池，每节电池的电压仍是1.25V。
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style="WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0"><o:p></o:p> 
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style="WORD-BREAK: break-all; LINE-HEIGHT: 150%">串联<o:p></o:p>
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style="WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; mso-char-indent-count: 2.0">需要高电量的便携设备，一般是由两节或更多节电池串联起来的电池组供电。如果使用高电压的电池，导体和开关的尺寸可以做得很小。中等价位的工业电动工具一般使用电压为12V至19.2V的电池供电；而高级电动工具使用电压为24V至36V的电池，以获得更大的电力。汽车工业最终把启动器的点火电池电压从12V（实际上是14V）提高到36V，甚至是42V。这些电池组是由18节串联起来铅酸性电池组成。在早期的混合型汽车中，用来供电的电池组，电压为148V。比较新的车型所使用的电池组，电压高达450V至500V，大部分是镍基化学电池。一个电压为480V的镍金属氢电池组是由400节镍金属氢电池串联而成。有一些混合型汽车也用铅酸性电池做过试验。<o:p></o:p>
 
42 V的汽车用电池价格昂贵，而且，比起12V电池，它在开关上会产生更多的电弧。使用高电压电池组所带来的另一个问题，就是有可能遇到电池组里的某一节电池失效的情况。这就像一个链条，串联在一起的电池越多，出现这种情况的几率就越高。只要一节电池有问题，它的电压就会降低。到最后，一节“断开”的电池可能会中断电流的输送。而要更换“坏”电池也绝非易事，因为新老电池是互不匹配的。一般说来，新电池的容量要比老电池的高得多。<o:p></o:p>
 
我们来看一个电池组的实例，第三节电池仅产生0.6V的电压，而不是正常的1.2V（图1）。随着工作电压的下降，它比正常电池组更快地达到放电结束的临界点，同时，它的使用时间也急剧缩短。一旦设备因电压过低而切断电源，其余三节仍然完好的电池就不能把所存储的电量送出来了。这时，第三节电池还呈现很大的内阻，如果此时还带有负载，那么，将会导致整个电池链的输出电压将大幅度下降。在一组串行电池中，一节性能差的电池，就像是一个堵住水管的塞子，会产生巨大的阻力，阻止电流流过去。第三节电池也会短路，这将使终端的电压降低至3.6V，或者，使电池组链路断开并切断电流。一个电池组的性能是取决于电池组里最差的那块电池的性能。<o:p></o:p>
 
<A href="http://www.epaike.com/photo_show-1100618.htm" target=_blank><IMG alt="" src="http://w1.epaike.com/2009/01/20/mid_633680092351020604.jpg" border=0></A> 
 
并联
 
为了得到更多的电量，可以把两个或者更多个电池并联起来。除了把电池并联起来，另一个办法是使用尺寸更大的电池。由于受到可以选用的电池的限制，这个办法并不适用于所有情况。此外，大尺寸的电池也不适合做成专用电池所需要的外形规格。大部分的化学电池都可以并联使用，而锂离子电池最适合并联使用。由四节电池并联而成的电池组，电压保持为1.2V，而电流和运行时间则增大到四倍。<o:p></o:p><o:p></o:p>
 
与电池串联相比，在电池并联电路中，高阻抗或“开路”电池的影响较小，但是，并联电池组会减少负载能力，并缩短运行时间。这就好比一个发动机只启动了三个汽缸。电路短路所造成的破坏会更大，这是因为，在短路时，出现故障的电池会迅速地耗尽其他电池里的电量，并引起火灾（图2）。
 
<A href="http://www.epaike.com/photo_show-1100619.htm" target=_blank><IMG alt="" src="http://w1.epaike.com/2009/01/20/mid_633680092383987033.jpg" border=0></A>
 
串并联<o:p></o:p>
 
使用串并联这种连接方法时，在设计上很灵活，可以用标准的电池尺寸达到所需要的额定电压和电流（图3）。应当注意：总功率不会因为电池的不同连接方法而改变。功率等于电压乘电流。<o:p></o:p>
 
<A href="http://www.epaike.com/photo_show-1100620.htm" target=_blank><IMG alt="" src="http://w1.epaike.com/2009/01/20/mid_633680092403985625.jpg" border=0></A> 
对锂离子电池而言，串并联的连接方法很常见。最常用的一种电池组是18650（直径为18mm，长度为650mm）。它带有保护电路，能够监视串联在一起的每一节电池，因此，它的最大实际电压为14.4 V。这个保护电路也可以用于监视并联在一起的每一节电池的状态。<o:p></o:p>
 
家用电池<o:p></o:p>
 
前面所谈到的电池串联和并联的连接方法，针对的是可充电电池组，这些电池组里的电池都是永久性地焊接在一起的。除了把几个电池装进安装电池的电池室、串联起来之外，上面讲的那些规则也适用于家用电池。在把几个电池串联起来使用时，必须遵照下面的基本要求：<o:p></o:p>
 
● 保持电池的连接点的洁净。把四节电池串联起来使用时，共有八个连接点（电池到电池室的连接点，电池室到下一节电池的连接点）。每个连接点都存在一定的电阻，如果增加连接点，有可能会影响整个电池组的性能。<o:p></o:p>
 
● 不要混用电池。当电池的电量不足时，更换所有的电池。在串联使用时，要用同一种类型的电池。<o:p></o:p>
 
● 不要对不可充电型电池进行充电。对不可充电池进行充电时，会产生氢，有可能会引起爆炸。<o:p></o:p>
 
● 要注意电池的极性。如果有一节电池的极性装反了，就会减少整串电池的电压，而不是增加电压。<o:p></o:p>
 
● 把已经完全放完电的电池从暂停使用的设备中取出。旧电池比较容易出现泄漏和腐蚀的情况。碱性电池相对于碳锌电池而言，问题不那么严重。<o:p></o:p>
 
● 不要把电池都放在一个盒子里，这样可能会出现短路。电池短路会导致发热，并引发火灾。请把废弃的电池放在小塑料袋里，与外界绝缘。<o:p></o:p>
 
● 类似于碱性电池的原电池组可以扔进普通的垃圾桶内。但是最好是把用过了的电池送去再生循环处理。<o:p></o:p>
 
限流保护电路<o:p></o:p>
 
<SPAN style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: #333333; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Verdana; mso-hansi-font-family: Verdana; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">限流保护电路最基本的原理图如下：
<SPAN style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: #333333; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Verdana; mso-hansi-font-family: Verdana; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA"> 
<SPAN style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: #333333; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Verdana; mso-hansi-font-family: Verdana; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA"><A href="http://www.epaike.com/photo_show-1100621.htm" target=_blank><IMG alt="" src="http://w1.epaike.com/2009/01/20/mid_633680092420234481.jpg" border=0></A> 
<SPAN style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: #333333; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Verdana; mso-hansi-font-family: Verdana; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA"> <SPAN style="FONT-SIZE: 9pt; COLOR: #333333; FONT-FAMILY: 宋体; mso-ascii-font-family: Verdana; mso-hansi-font-family: Verdana; mso-bidi-font-family: 宋体; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: ZH-CN; mso-bidi-language: AR-SA">
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: left; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-char-indent-count: 2.0" align=left>当电流小于设定值时，由R1提供P3的偏置电流，P3饱和导通，对电流不起控制作用；当电流大于或等于设定值时，R上的压降增大，R上的压降与三极管结压的和接近R2的压降，于是开始限制P3通过的电流，这样就把电流限制在一定的水平。也可将R2换成一个稳压管，限流更为精确。
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: left; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-char-indent-count: 2.0" align=left> 
上述保护电路的缺点是当电流超载时，特别是发生短路时，所有压降都降在三极管上，存在一定的功耗。大家可以根据需要，把保护电路设计成具有自锁功能。也就是当电流没有超载时，三极管完全导通，当发生短路时，则将三极管完全关闭。简单的原理图如下： 
 
<A href="http://www.epaike.com/photo_show-1100622.htm" target=_blank><IMG alt="" src="http://w1.epaike.com/2009/01/20/mid_633680092447420067.jpg" border=0></A> 
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<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; WORD-BREAK: break-all; TEXT-INDENT: 18pt; LINE-HEIGHT: 150%; TEXT-ALIGN: left; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto; mso-char-indent-count: 2.0" align=left>此电路的缺点是保护后没有输出，即使撤消短路也不能自行恢复。需要人工启动，把负载断开或用一个按键将R2短路。大家可以自行把P2改换成场效应管。使得保护电路未工作时损失的压降降低。<o:p></o:p></o:p><o:p></o:p>