本文在簡介鋰動力電瓶單體串聯、單體并聯特點及特性基礎上串聯和并聯的特點和區別，重點闡述了鋰動力電瓶模組先串后并、先并后串拓撲結構的異同點，剖析了串并聯鋰動力電瓶模組應用中的問題，闡述鋰動力電瓶串并聯引出片和聯接片的焊接操作方式。
關鍵詞：特點、拓撲、連接
1.鋰動力電瓶串并聯：
鋰動力電瓶在純電動車輛、電網儲能應用中，將多個鋰動力電瓶單體串聯以滿足電流需求（單體串聯，容量不變，電流疊加），將多個鋰動力電瓶單體并聯上去（單體并聯，電流不變，容量疊加）滿足容量需求，大部份的物理電瓶都可以并聯使用，而鋰離子電瓶最適宜并聯使用。
（1）鋰動力電瓶單體并聯特點：
鋰動力電瓶單體并聯是指將多個鋰動力電瓶單體首總理聯、尾尾相聯串聯和并聯的特點和區別，正式所有的鋰動力電瓶單體的負極相連接，所有鋰動力電瓶單體的正極相連接。；鋰動力電瓶單體并聯的特征是：電流不變，電瓶容量相乘，電阻降低，可供電時間延長。并聯電流等于鋰動力電瓶單體電流：即Ua=Ub=Uc=Uo；電壓等于各鋰動力電瓶單體電壓之和，即并聯可以提升總電壓。即Io=Ia+Ib+Ic。
由n節鋰動力電瓶單體并聯的鋰動力電瓶模組要達到與鋰動力電瓶單體相同的充電效率，充電電壓應為n個鋰動力電瓶單體電壓之和，在歐姆定理：I=U/R的公式下，這個設計是合理的。并且并聯后的鋰動力電瓶模組電阻也會起變化。
根據并聯電阻公式，兩個并聯鋰動力電瓶單體的總電阻等于兩個鋰動力電瓶單體電阻乘積與其電阻相乘之和的比值，并聯內阻會隨著并聯鋰動力電瓶單體數目的降低而遞減。所以，鋰動力電瓶單體并聯充電的效率可以在電壓大于n個并聯鋰動力電瓶單體電壓之和的基礎上實現。
鋰動力電瓶并聯的目的是為了降低容量，為此，鋰動力電瓶并聯充電也與鋰動力電瓶單體相比具有不同的設計特征，主要彰顯在充電電壓設計與并聯鋰動力電瓶單體的一致性上。由于，一致性差的并聯鋰動力電瓶單體會在充電過程中出現充不進電或則過充現象，進而破壞鋰動力電瓶模組的結構，影響鋰動力電瓶模組的壽命。
為此，在選用并聯鋰動力電瓶單體時應防止將不同品牌、不同容量和不同新舊程度的鋰動力電瓶單體混用。對鋰動力電瓶單體一致性的內在要求是：鋰動力電瓶單體電流差≤10mV，電阻差≤5mΩ，容量差≤20mA。
（2）鋰動力電瓶串聯特點：
鋰動力電瓶串聯是指將鋰動力電瓶單體的首尾相聯，即第一節鋰動力電瓶單體的負極接第二節鋰動力電瓶單體的正極，第二節鋰動力電瓶單體的負極接第三節鋰動力電瓶單體的正極依次類推；串聯的鋰動力電瓶模組的電壓處處相等：Io=Ia=Ib=Ic；電流是各個鋰動力電瓶單體端電流之和：Uo=Ua+Ub+Uc。
鋰動力電瓶單體串聯上去使用時的基本要求是：電流要一致，電阻相差不超過5毫歐，容量相差不超過10毫安，并要保持鋰動力電瓶單體聯接點的潔凈，每位聯接點都存在一定內阻，假如聯接點不干凈或則降低聯接點，電阻會增高，會影響整個鋰動力電瓶模組的性能。不要混用不同廠家的鋰動力電瓶，要選擇性能一致性高的鋰動力電瓶單體。
（3）鋰動力電瓶串并聯特性：
1）要求鋰動力電瓶單體具有高度的一致性（容量、內阻、電壓、放電曲線、壽命），不管是軟包裝鋰動力電瓶單體還是圓錐鋰動力電瓶單體，都須要多串組合，假如一致性差，將影響鋰動力電瓶模組容量，一組中容量最低的鋰動力電瓶單體決定鋰動力電瓶模組的容量。
2）鋰動力電瓶模組的循環壽命高于鋰動力電瓶單體的循環壽命。
3）在限定的條件下使用（包括充電、放電電壓，充電方法，氣溫等）。
4）通過串并聯構成鋰動力電瓶模組后，端電流及容量有很大提升，必須加以保護，對其進行均衡徹底，并對氣溫、電壓及電壓進行檢測。
5）通過串并聯構成鋰動力電瓶模組必須達到設計須要的電流、容量要求。
6）要求鋰動力電瓶單體散熱良好。因為鋰動力電瓶單體數目較多，在鋰動力電瓶箱內部的鋰動力電瓶單體的溫升不容易散下來，導致各鋰動力電瓶單體間的氣溫不均勻，放電特點不一，長久導致鋰動力電瓶單體性能增長。
7）生產工藝水平高。鋰動力電瓶要能承受顛簸橋面的震動沖擊，對生產工藝尤其是焊接工藝要求高。釬焊完畢后進行測試以防漏光、脫焊。
2.串并聯鋰動力電瓶模組拓撲結構
構成鋰動力電瓶模組的典型聯接形式有先并聯后串聯、先串聯后并聯，如圖1、2所示，混聯形式如圖3所示。純電動公汽車用鋰動力電瓶模組一般采用先并后串的聯接形式，電網儲能用鋰動力電瓶模組常常采用先串后并的聯接形式。
（1）不同拓撲結構異同點：
鋰動力電瓶單體先并后串的缺點：因為鋰動力電瓶單體電阻的差別、散熱不均等就會影響并聯后鋰動力電瓶模組的循環壽命。
鋰動力電瓶先并后串優點：鋰動力電瓶單體失效手動退出，不僅容量增加，不影響并聯后使用；并聯中某個鋰動力電瓶單體漏電時導致并聯電路電壓特別大，一般加熔斷保護技術防止。
鋰動力電瓶先串后并優點：按照鋰動力電瓶單體容量先進行串聯，如整組容量1/3，最后進行并聯，增加了大容量鋰動力電瓶模組的故障機率；先串后并對于鋰動力電瓶模組一致性有挺好的幫助。
從鋰動力電瓶模組聯接的可靠性以及電流不一致性發展趨勢和性能影響的角度剖析，先并聯后串聯聯接形式優于先串聯后并聯聯接形式，而先串后并的鋰動力電瓶拓撲結構有利于對系統各個鋰動力電瓶單體進行檢查和管理。
（2）應用中問題剖析：
在鋰動力電瓶模組使用過程中出現的鋰動力電瓶單體過充電、過放電、超溫和過流問題，將造成鋰動力電瓶模組使用壽命急劇減短甚至發生燃燒、爆炸等惡性車禍，鋰動力電瓶模組使用壽命減短、安全性增長早已成為阻礙其推廣應用和產業發展的關鍵。
鋰動力電瓶單體篩選和成組后的有效電瓶管理是提升鋰動力電瓶模組性能的兩個重要方面，在串聯的鋰動力電瓶模組中，因為鋰動力電瓶單體容量、初始SOC、內阻、極化的不一致性，在充放電過程中須要電瓶管理系統測量鋰動力電瓶單體電流與充放電設備通訊以防部份鋰動力電瓶單體的過充或過放。
串聯的鋰動力電瓶模組在良好的電瓶管理條件下，可在使用過程中防止如大倍率電流放電、環境濕度過高等危機鋰動力電瓶模組的安全運行，串聯的鋰動力電瓶模組不會由于聯接成組而導致快于鋰動力電瓶單體的壽命衰退，并且部份鋰動力電瓶單體性能的弱項效應，會減少串聯的鋰動力電池模組的容量借助率，可以通過帶均衡功能的電瓶管理系統增強。
在并聯的鋰動力電瓶模組中因為大道電壓遭到大道鋰動力電瓶單體參數影響，成組后大道鋰動力電瓶單體容量、初始SOC、內阻和極化的差別會導致大道電壓工況的差別，大多數并聯大道的鋰動力電瓶單體參數其實較為一致，整個充放電過程的平均電壓倍率與并聯的鋰動力電瓶模組的外施電壓倍率差別不大，而且在鋰動力電瓶模組的充放電電流平臺兩端的SOC區間產生的電壓差別較大。
比如在充電末端90％～100％SOC區間，因為平臺電壓差別的累積造成末端大道電壓的差別，非常容易出現部份鋰動力電瓶單體欠充電，部份鋰動力電瓶單體過充充電。
另外一個明顯的影響誘因就是并聯的鋰動力電瓶模組因為實際工況中存在動態電壓工況(電動車輛在加速、制動以及轉速過程)形成了電壓環流，環流在一定程度的損傷了鋰動力電瓶模組的壽命。假定l0000Wh的總充放能量會出現5Wh的環流，鋰動力電瓶模組的循環壽命將比部份鋰動力電瓶單體實驗壽命增加5％左右。
在先串后并的聯接形式中，并聯大道的串聯部份鋰動力電瓶單體數量越多，整條大道部份鋰動力電瓶單體參數如電阻、極化更接近統一批次部份鋰動力電瓶單體參數平均值的整數倍，并聯大道的容量差別和初始SOC差別成為引起并聯電壓不平衡的主要誘因。同一批次部份鋰動力電瓶單體參數正態分布在先串后并的各個環路當中，明顯減少了整個串并聯鋰動力電瓶模組的電壓不平衡程度。
當少數鋰動力電瓶單體性能增長時，比如兩個環路各是256串，第一個環路有5個鋰動力電瓶單體容量增長5％，并且該大道剩余251個鋰動力電瓶單體與第二個環路服從相同分布，因為串聯的鋰動力電瓶模組整體的正態分布沒有遭到明顯影響，這么這兩個環路的電壓分布應當沒有明顯改變，當充電或則放電過程進行到5個性能較差的鋰動力電瓶單體電流達到截至條件時，整個串并聯的鋰動力電瓶模組也達到了截至條件，將造成鋰動力電瓶模組容量借助率增加5％左右。
在這些情況下電瓶管理均衡器的效率和均衡能力決定了鋰動力電瓶模組的性能，當不同批次鋰動力電瓶單體同時工作時，為增加鋰動力電瓶單體運行成本，在可控和可預計的范圍內將出現不同批次、新舊老化程度不同、支路容量差別或則梯次借助篩選分類的鋰動力電瓶單體串聯大道并聯工作情況，因為不同大道鋰動力電瓶單體參數、不同成組形式形成較大的差別，可通過對串并聯的鋰動力電瓶模組的建模仿真，預測不同成組方式的電壓不平衡的程度，不同參數分布、串聯大道的自身特點及其并聯后的耦合特點決定了鋰動力電瓶模組的容量借助率，以及大道電壓不平衡、電流平衡時間等鋰動力電瓶模組的循環穩定性。
3.鋰動力電瓶串并聯引出片與聯接片焊接操作方式
鋰動力電瓶引出片與聯接片的作用是將鋰動力電瓶單體經串并聯構成鋰動力電瓶模組，鋰動力電瓶一般采用焊接引出片與聯接片工藝，鋰動力電瓶焊接引出片和聯接片的方式如下：
1）將雙頭脈沖點焊機的電源開關按向“開”的位置，開啟電源。
2）確認鋰動力電瓶設備各參數已調試好,根據參數設定表，打算好物料和相關工具。調試鋰動力電瓶點焊機設備參數時必須符合品質要求，能夠進行點焊車載操作。焊接鋰動力電瓶時必須注意焊接拉力，拉力值需在品質檢查范圍之內。
3）拿起一鋰動力電瓶單體，正極端頂部朝上，拿一引出片，引出片帶圓孔端在外，將引出片焊接于鋰動力電瓶正極端中間位置。
4）將鋰動力電瓶單體轉過去，引出片朝內，拿一聯接片，將聯接片擺放于引出片的前面，將聯接片焊接于鋰動力電瓶單體正極端中間位置，與引出片成仍然線。
5）拿起另一鋰動力電瓶單體，正極端頂部朝上，將第一鋰動力電瓶單體的聯接片外露一端點焊于第二鋰動力電瓶單體的正極端頂部中間位置。
6）將串聯焊接好的鋰動力電瓶單體擺放于壓合治具上，使勁將各鋰動力電瓶單體朝中間壓合，使兩鋰動力電瓶單體緊密結合在一起，兩鋰動力電瓶單體成仍然線。
7）將壓合好的鋰動力電瓶組從壓合治具上取出，步入下一工序，關掉點焊機電源開關。
鋰動力電瓶焊接引出片與聯接片時，應注意以下事項：
1）引出片、連接片的尺寸須符合材料BOM尺寸。
2）焊點不能有漏焊、虛焊、炸火、明顯毛刺等不良現象。
3）引出片、連接片每處焊點數不多于6點。
4）焊接操作時不能使面墊開裂,如有開裂現象須重貼面墊再作業。
5）當點焊機銅針針尖發黑時，用挫刀將銅針黑點挫去再重新焊接作業。
6）如遇點焊機有漏油等異常現象時，應及時關閉點焊機電源開關。