串聯(lián)并聯(lián)先后順序及原理分析

1、電池先串聯(lián)后并聯(lián)與先并聯(lián)后串聯(lián)的差異化分析時(shí)間：2014-10-2810:37:55來源：本站原創(chuàng)瀏覽次數(shù)：1831鋰離子電池在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，但其功率和能量是不可兼容的一對(duì)性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，往往需要用戶在電池的功率與能量之間進(jìn)行取舍和平衡，而電池設(shè)計(jì)者又左右為難。另外，大型組合電池組需要多串并來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)往常的理論，參與組合的單體電池性能一致性要控制在較窄的范圍，否則會(huì)因?yàn)殡姵亟M中各單體電池之間的性能差異嚴(yán)重影響電池組的循環(huán)壽命。因此電池組需求單體越多，匹配的難度就越大，不能匹配的電池就越多，會(huì)造成極大的浪費(fèi)。為了解決以上問題，本文在理論分析的基礎(chǔ)上做了大膽的突破，將不同類型的

2、電池按照一定規(guī)律進(jìn)行組合，試驗(yàn)證明這種電池組合方式不僅能解決高功率和高能量的矛盾問題，同時(shí)也提出了減緩大規(guī)模電池組合壓力的具體方法。圖1為先串后并的組合電池組示意圖，其中：Bmn為第m并第n串電池;Rm為第m并的總串聯(lián)電阻（包含電池內(nèi)阻和線路接觸電阻）；Im為第m并的電流；Ip為電池組總輸出電流；Vm為第m并的總串聯(lián)電壓；Vp為并聯(lián)后的總輸出電壓。從圖1可知Ip=I1+I2+I3+.+Im圖1先串后并組合示意圖組合電池選取同一電壓平臺(tái)(電池的正負(fù)極材料一致)的電池，即V1二V2二.=Vm=V；每并的串聯(lián)電池要求按照容量、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行配組，即Bm1、Bm2Bmn，要求性能匹配一致，每并之間(即

3、Bin、B2nBmn之間)不要求電參數(shù)一致。Im=(Vm-Vp)/Rm，在放電過程，每一并電池串的電流和本并電路的電阻值成反比，也就是說，在放電過程中，由于各并電池串的串聯(lián)電阻不同，流經(jīng)此并電池串的電流就不同，即I1、I2、.Im是不相同的，而且在放電過程中不斷變化，但總體保持Ip=I1+I2+I3+.+In的動(dòng)態(tài)平衡。Vp=Vm-ImRm，如果在放電過程中某一并電池串的電壓(Vm)變低(和其他并串聯(lián)電池串電壓比)，因?yàn)镮m=(Vm-Vp)/Rm，電池組就會(huì)自動(dòng)通過減少此并電池串的電流，這樣就會(huì)抬高此并電池串的總電壓(Vm)，因此電池組處在個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的放電狀態(tài)，使電池組保持一定的平衡電壓(Vp

4、),這樣電池組在電壓動(dòng)態(tài)平衡的過程中，使每一并電池串都能放出各自的容量，而不會(huì)過放。充電過程相反，原理相似，由于充電電壓的動(dòng)態(tài)平衡，使得每一串電池都能充進(jìn)各自的容量，而不會(huì)過充。圖2先并后串組合示意圖先并聯(lián)后串聯(lián)的連接方式如圖2所示，由于B11、B12.Bin是通過配組篩選的，其電性能可以視為是一致的，即從電性能看，B11、B12.Bin相同，同樣Bm1、Bm2.Bmn相同，所以并聯(lián)后，B并i=B并2=.=B并n（其中B并n就是Bin、B2n.Bmn的并聯(lián)結(jié)果）。那么，整組電池就相當(dāng)于篩選配組后的B并1、B并2.B并n串聯(lián)，充放電是沒有問題的。而Bmi、Bm2.Bmn并聯(lián)和圖1分析相近，由上面的分析可知，先并聯(lián)后串聯(lián)的電池組能正常充放電，這里不再贅述。通過以上理論分析，可以得出結(jié)論，如果滿足條件：組成電池組的所有電池的電壓平臺(tái)一致（電池的正、負(fù)極材料一致），串聯(lián)方向相對(duì)應(yīng)的單體電池經(jīng)過嚴(yán)格的配組