在本文中，我們將看到如何設(shè)計一個簡單的12V鋰離子電池組，以及如何將其與保護電路一起使用。鋰離子電池是當(dāng)今最常用的能量存儲設(shè)備之一，用于為設(shè)備和小工具供電。由于具有高能量密度和可充電能力，鋰離子電池以不同的串聯(lián)和并聯(lián)方式連接，以形成具有不同電壓輸出和容量的電池組。設(shè)計一個簡單的電池組，并將其與具有成本效益的保護電路連接起來，制成一個堅固的電池組，可用于為RC汽車，四軸飛行器或其他運行在12VDC的不同小工具供電。

如果你有興趣了解更多關(guān)于鋰離子電池的知識，你一定會對我們之前關(guān)于不同鋰離子電池化學(xué)成分的文章感興趣，你也可能會喜歡學(xué)習(xí)和設(shè)計我們之前制作的2S電池充電器電路。

串聯(lián)和并聯(lián)鋰離子電池

大多數(shù)鋰電池化學(xué)物質(zhì)的標(biāo)稱電壓低于4伏。因此，為了使其可用于更高電壓的應(yīng)用，我們可能必須使用升壓轉(zhuǎn)換器，或者我們可以設(shè)計一個電池組，通過排列串聯(lián)和并聯(lián)連接的組合來提供所需的輸出電壓。

串聯(lián)電池：當(dāng)一個電池的正極與第二個電池的負極連接時，該電池被認(rèn)為是串聯(lián)連接。在串聯(lián)連接的情況下，電池的總電壓增加，并由串聯(lián)連接的所有電池的電壓之和給出。下圖顯示了串聯(lián)連接的樣子。

并聯(lián)連接電池：當(dāng)?shù)谝还?jié)電池的正極連接到第二節(jié)電池的正極，同樣地，兩個電池的負極連接在一起時，該電池被稱為并聯(lián)連接。在并聯(lián)的情況下，電池的總?cè)萘吭黾樱妷罕３植蛔?。下圖顯示了細胞在并行連接中的樣子。

制作12v電池組

要制作電池組，第一步是知道電池的標(biāo)稱電壓。我們選擇的電池標(biāo)稱電壓為3.7伏，充電電壓為4.2伏。因此，為了制造一個12v的電池組，我們需要串聯(lián)連接3個電池。我們使用的細胞圖像如下所示。

我們選擇容量為1200mAh的3.7V電池。因此，用3個相似的3.7V 1200mAh電池串聯(lián)，如下圖所示。

注意：一定要將相同容量的電池連接起來，否則會影響電池組的使用壽命。

我拿了一個3單元支撐支架(或單元間隔器)，并以這樣的方式放置了3個單元，即第1和第3個單元的正面朝下，中間單元的正面朝上。放置電池后，放置另一個3-電池支撐支架，并確保包是安全的，電池是固定在他們的位置。現(xiàn)在，下一步是將電池串聯(lián)起來。我們稱這3個單元格為C1 C2 C3。首先用鎳帶將C1的+ve端子與C2的負極連接，C2的正極與C3的負極連接，如下圖所示。

下一步從C1的負極接一根線，從C3的正極接一根線。上述配置稱為3S配置或3串聯(lián)配置，當(dāng)測量C3正極和C1負極之間的電壓時，它等于一個12V電池。

鎳帶如何連接到電池上

最好的方法是使用點焊機。首先，用干凈的布清潔電池和鎳條的表面，去除表面的任何灰塵或污垢顆粒。在電池的末端放置一個鎳條，帶上點焊機的尖頭，并做簡短的接觸，你可以通過旋轉(zhuǎn)電池重復(fù)這個過程，使一個額外的連接，你的電池現(xiàn)在安全地連接到鎳條。重復(fù)相同的步驟進行其他連接。

如果你沒有點焊機怎么辦?

第一步是用釘子或任何金屬物體劃傷你要連接的電池的所有端子。

刮傷后，將少量助焊劑涂在電池端子上，并在端子上粘貼少量焊料。對鎳條做同樣的處理，并將鎳條與電池的端子連接起來。

重復(fù)該步驟多次，根據(jù)需要進行連接。你的12V電池準(zhǔn)備好了。

連接電池保護模塊

鋰離子電池需要電池保護模塊來保持電池的健康。這些裝置保護電池組免受過充、深度放電甚至過流的損壞。這對保證電池安全和延長電池壽命至關(guān)重要。為了保證電池的安全，我們使用了現(xiàn)成的3-S 6Amps電池保護模塊或BMS模塊。

連接BMS模塊和電池包。大多數(shù)BMS都有相同的連接術(shù)語。

對于測量溫度，可以使用NTC熱敏電阻。您必須將熱敏電阻的一端與P+端子連接，而NTC熱敏電阻的另一端必須連接到BMS模塊上的T板。

測試

為了測試模塊，目測檢查所有連接后，檢查P+和P-兩端的電壓。該電壓應(yīng)等于B+和B-焊盤兩端的電壓。下一步是測試P-和B1之間的電壓，電壓應(yīng)該在3.7V附近，因為它是單個電池的電壓。

下一步是測試P-和B2之間的電壓，該測量將為我們提供串聯(lián)連接的2個電池之間的電壓，顯示的電壓將在7.4V左右。

在測試完所有的襯墊后，我用一個12v的充電器給電池組充電，半小時后，測量了電池組的電壓。電池組的起始電壓為，電池組的最終電壓為：

我還用這個電池組給燈泡、馬達和其他電器供電，電池組工作得很好。

結(jié)論

設(shè)計電池組的知識是非常必要的，因為電池很少作為一個實體使用，因為它們的低容量和電壓，因此，電池被捆綁在一起形成一個電池組。當(dāng)電池單元串聯(lián)時，電池的電壓增加，而當(dāng)電池單元并聯(lián)時，電池的容量增加。由于有損壞鋰離子電池的風(fēng)險，電池組配備了電池管理系統(tǒng)，以確保電池組的正常工作。BMS通常監(jiān)測電池的健康狀況、充電、電壓和電流，而更高級的BMS還可以監(jiān)測溫度，并具有將電池數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程位置的功能。

本文編譯自circuitdigest