圖1為先串聯后并聯的組合電池組示意圖什么是串聯和并聯電路圖,其中:Bmn為第n串聯中的第m并聯電池; Rm為第m并聯的總串聯電阻(包括電池內阻和線路接觸電阻); Im為第m并聯電池電流; Ip為電池組的總輸出電流; Vm為第m并聯的總串聯電壓; Vp為并聯后的總輸出電壓。 由圖1可知Ip=I1+I2+I3+……+Im
圖1 先串后并組合示意圖
組合電池選用相同電壓平臺的電池(電池正負極材料相同),即V1=V2=...=Vm=V; 每個串聯電池要求按照容量、內阻等參數進行分組,即Bm1、Bm2、…Bmn,要求性能匹配一致,每對之間電氣參數不要求一致(即 B1n、B2n、...Bmn 之間)。
Im=(Vm-Vp)/Rm。 放電過程中,各并聯電池串的電流與并聯電路的電阻值成反比。 也就是說,在放電過程中,由于每個并聯電池串的串聯電阻不同,流過這個并聯電池串的電流是不同的,即I1,I2,…Im是不同的,并且不斷地放電過程中發生變化,但總體保持Ip=I1+I2+I3+...+In的動態平衡。
Vp=Vm-ImRm。 如果一個并聯電池組的電壓(Vm)在放電過程中變低(與其他并聯和串聯電池組的電壓相比),由于Im=(Vm-Vp)/Rm,電池組會自動通過降低該并聯電池組的電流,這會增加該并聯電池組的總電壓(Vm),因此電池組處于動態平衡放電狀態,讓電池組保持一定的平衡電壓(Vp),因此在電池組電壓動態平衡過程中,各并聯電池串都能放出自己的容量,不會出現過放現象。
充電過程相反,但原理類似。 由于充電電壓的動態平衡,每個電池組都可以充電到自己的容量,而不會發生過充。
圖2 先并聯再串聯組合示意圖
先并聯后串聯的連接方法如圖2所示。由于B11、B12...B1n是通過分組選出的,因此可以認為它們的電氣性能是一致的,即從電氣性能角度來看,B11 、B12...B1n 相同,同樣 Bm1、Bm2...Bmn
同樣,所以并聯后,B與1=B與2=...=B與n(其中B與n為B1n、B2n...Bmn的并聯結果)。 那么整組電池就相當于選擇匹配的B并1、B并2...B并n串聯,充放電都沒有問題。 Bm1、Bm2...Bmn的并聯與圖1的分析類似,從上面的分析可以看出什么是串聯和并聯電路圖,先并聯后串聯的電池組可以正常充放電,不會出現這里再次描述一下。
通過以上理論分析可以得出,如果滿足條件:構成電池組的所有電池的電壓平臺一致(電池正負極材料一致),且對應的單體電池串聯方向經過嚴格的分組篩選(保持內阻、容量等一致),那么單體電池無論是先串聯后并聯,還是先并聯后串聯,電池組可以正常充放電,不影響電池組的循環壽命。