把電池串聯(lián)和并聯(lián)起來使用,這聽起來好象很簡單,但是,遵循一些簡單的規(guī)則,就可以避免不必要的問題。
在電池組中是把多個電池串聯(lián)起來,得到所需要的工作電壓。如果所需要的是更高的容量和更大的電流,那就應該把電池并聯(lián)起來。另外還有一些電池組,把串聯(lián)和并聯(lián)這兩種方法結合起來。一個膝上型電腦的電池有可能是把四節(jié)3.6V鋰離子電池串聯(lián)起來,總電壓達到14.4V;然后,再把兩組串聯(lián)在一起的電池并聯(lián)起來,這樣,電池組的總電量就可以從2000毫安時提高到4000毫安時。這種接法稱作“四串兩并”,它的意思是：把兩組由四節(jié)電池串聯(lián)在一起的電池組并聯(lián)起來。
在手表、備份用的存儲器和蜂窩電話里一般使用一節(jié)電池。一節(jié)鎳基電池的標稱電壓是1.2V,堿性電池是1.5V,氧化銀電池是1.6V,鉛酸性電池是2V,鋰電池是3V,而鋰離子電池的標稱電壓則是3.6V。使用鋰離子聚合物和其他類型的鋰電池,它的額定電壓一般為3.7V。如果要想得到像11.1V這種不常見的電壓,就得把三節(jié)這種電池串聯(lián)在一起。隨著現(xiàn)代微電子技術的發(fā)展,我們已經(jīng)可以用一節(jié)3.6V的鋰離子電池,為蜂窩電話和低功耗的便攜通訊產(chǎn)品供電。在上世紀六十年代,在照度計中廣泛使用的汞電池,出于環(huán)境保護方面的考慮,如今已經(jīng)完全退出市場。
鎳基電池的標稱電壓為1.2V或1.25V。它們之間,除了市場偏好之外,沒有任何差別。大部分的商用電池,每節(jié)電池的電壓為1.2V;工業(yè)電池、航空電池和軍用電池,每節(jié)電池的電壓仍是1.25V。
串聯(lián)
需要高電量的便攜設備,一般是由兩節(jié)或更多節(jié)電池串聯(lián)起來的電池組供電。如果使用高電壓的電池,導體和開關的尺寸可以做得很小。中等價位的工業(yè)電動工具一般使用電壓為12V至19.2V的電池供電;而高級電動工具使用電壓為24V至36V的電池,以獲得更大的電力。汽車工業(yè)最終把啟動器的點火電池電壓從12V（實際上是14V）提高到36V,甚至是42V。這些電池組是由18節(jié)串聯(lián)起來鉛酸性電池組成。在早期的混合型汽車中,用來供電的電池組,電壓為148V。比較新的車型所使用的電池組,電壓高達450V至500V,大部分是鎳基化學電池。一個電壓為480V的鎳金屬氫電池組是由400節(jié)鎳金屬氫電池串聯(lián)而成。有一些混合型汽車也用鉛酸性電池做過試驗。
42 V的汽車用電池價格昂貴,而且,比起12V電池,它在開關上會產(chǎn)生更多的電弧。使用高電壓電池組所帶來的另一個問題,就是有可能遇到電池組里的某一節(jié)電池失效的情況。這就像一個鏈條,串聯(lián)在一起的電池越多,出現(xiàn)這種情況的幾率就越高。只要一節(jié)電池有問題,它的電壓就會降低。到最后,一節(jié)“斷開”的電池可能會中斷電流的輸送。而要更換“壞”電池也絕非易事,因為新老電池是互不匹配的。一般說來,新電池的容量要比老電池的高得多。
我們來看一個電池組的實例,第三節(jié)電池僅產(chǎn)生0.6V的電壓,而不是正常的1.2V（圖1）。隨著工作電壓的下降,它比正常電池組更快地達到放電結束的臨界點,同時,它的使用時間也急劇縮短。一旦設備因電壓過低而切斷電源,其余三節(jié)仍然完好的電池就不能把所存儲的電量送出來了。這時,第三節(jié)電池還呈現(xiàn)很大的內阻,如果此時還帶有負載,那么,將會導致整個電池鏈的輸出電壓將大幅度下降。在一組串行電池中,一節(jié)性能差的電池,就像是一個堵住水管的塞子,會產(chǎn)生巨大的阻力,阻止電流流過去。第三節(jié)電池也會短路,這將使終端的電壓降低至3.6V,或者,使電池組鏈路斷開并切斷電流。一個電池組的性能是取決于電池組里最差的那塊電池的性能。
并聯(lián)
為了得到更多的電量,可以把兩個或者更多個電池并聯(lián)起來。除了把電池并聯(lián)起來,另一個辦法是使用尺寸更大的電池。由于受到可以選用的電池的限制,這個辦法并不適用于所有情況。此外,大尺寸的電池也不適合做成專用電池所需要的外形規(guī)格。大部分的化學電池都
可以并聯(lián)使用,而鋰離子電池最適合并聯(lián)使用。由四節(jié)電池并聯(lián)而成的電池組,電壓保持為1.2V,而電流和運行時間則增大到四倍。
電池組的實例與電池串聯(lián)相比,在電池并聯(lián)電路中,高阻抗或“開路”電池的影響較小,但是,并聯(lián)電池組會減少負載能力,并縮短運行時間。這就好比一個發(fā)動機只啟動了三個汽缸。電路短路所造成的破壞會更大,這是因為,在短路時,出現(xiàn)故障的電池會迅速地耗盡其他電池里的電量,并引起火災（圖2）。
串并聯(lián)
使用串并聯(lián)這種連接方法時,在設計上很靈活,可以用標準的電池尺寸達到所需要的額定電壓和電流（圖3）。應當注意：總功率不會因為電池的不同連接方法而改變。功率等于電壓乘電流。
對鋰離子電池而言,串并聯(lián)的連接方法很常見。最常用的一種電池組是18650（直徑為18mm,長度為650mm）。它帶有保護電路,能夠監(jiān)視串聯(lián)在一起的每一節(jié)電池,因此,它的最大實際電壓為14.4 V。這個保護電路也可以用于監(jiān)視并聯(lián)在一起的每一節(jié)電池的狀態(tài)。
家用電池
前面所談到的電池串聯(lián)和并聯(lián)的連接方法,針對的是可充電電池組,這些電池組里的電池都是永久性地焊接在一起的。除了把幾個電池裝進安裝電池的電池室、串聯(lián)起來之外,上面講的那些規(guī)則也適用于家用電池。在把幾個電池串聯(lián)起來使用時,必須遵照下面的基本要求：
● 保持電池的連接點的潔凈。把四節(jié)電池串聯(lián)起來使用時,共有八個連接點（電池到電池室的連接點,電池室到下一節(jié)電池的連接點）。每個連接點都存在一定的電阻,如果增加連接點,有可能會影響整個電池組的性能。
● 不要混用電池。當電池的電量不足時,更換所有的電池。在串聯(lián)使用時,要用同一種類型的電池。
● 不要對不可充電型電池進行充電。對不可充電池進行充電時,會產(chǎn)生氫,有可能會引起爆炸。
● 要注意電池的極性。如果有一節(jié)電池的極性裝反了,就會減少整串電池的電壓,而不是增加電壓。
● 把已經(jīng)完全放完電的電池從暫停使用的設備中取出。舊電池比較容易出現(xiàn)泄漏和腐蝕的情況。堿性電池相對于碳鋅電池而言,問題不那么嚴重。
● 不要把電池都放在一個盒子里,這樣可能會出現(xiàn)短路。電池短路會導致發(fā)熱,并引發(fā)火災。請把廢棄的電池放在小塑料袋里,與外界絕緣。
● 類似于堿性電池的原電池組可以扔進普通的垃圾桶內。但是最好是把用過了的電池送去再生循環(huán)處理。
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