如何正確地把電池串聯和並聯起來使用,這聽起來好象很簡單,但是,遵循一些簡單的規則,就可以避免不必要的問題。
在電池組中是把多個(ge) 電池串聯起來,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,那就應該把電池並聯起來。另外還有一些電池組,把串聯和並聯這兩(liang) 種方法結合起來。一個(ge) 膝上型電腦的電池有可能是把四節3.6V鋰離子電池串聯起來,總電壓達到14.4V;然後,再把兩(liang) 組串聯在一起的電池並聯起來,這樣,電池組的總電量就可以從(cong) 2000毫安時提高到4000毫安時。這種接法稱作“四串兩(liang) 並”,它的意思是:把兩(liang) 組由四節電池串聯在一起的電池組並聯起來。
在手表、備份用的存儲(chu) 器和蜂窩電話裏一般使用一節電池。一節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(wei) 3.7V.如果要想得到像11.1V這種不常見的電壓,就得把三節這種電池串聯在一起。隨著現代微電子技術的發展,我們(men) 已經可以用一節3.6V的鋰離子電池,為(wei) 蜂窩電話和低功耗的便攜通訊產(chan) 品供電。在上世紀六十年代,在照度計中廣泛使用的汞電池,出於(yu) 環境保護方麵的考慮,如今已經完全退出市場。
鎳基電池的標稱電壓為(wei) 1.2V或1.25V.它們(men) 之間,除了市場偏好之外,沒有任何差別。大部分的商用電池,每節電池的電壓為(wei) 1.2V;工業(ye) 電池、航空電池和軍(jun) 用電池,每節電池的電壓仍是1.25V.
並聯
為(wei) 了得到更多的電量,可以把兩(liang) 個(ge) 或者更多個(ge) 電池並聯起來。除了把電池並聯起來,另一個(ge) 辦法是使用尺寸更大的電池。由於(yu) 受到可以選用的電池的限製,這個(ge) 辦法並不適用於(yu) 所有情況。此外,大尺寸的電池也不適合做成專(zhuan) 用電池所需要的外形規格。大部分的化學電池都可以並聯使用,而鋰離子電池最適合並聯使用。由四節電池並聯而成的電池組,電壓保持為(wei) 1.2V,而電流和運行時間則增大到四倍。
電池組的實例與(yu) 電池串聯相比,在電池並聯電路中,高阻抗或“開路”電池的影響較小,但是,並聯電池組會(hui) 減少負載能力,並縮短運行時間。這就好比一個(ge) 發動機隻啟動了三個(ge) 汽缸。電路短路所造成的破壞會(hui) 更大,這是因為(wei) ,在短路時,出現故障的電池會(hui) 迅速地耗盡其他電池裏的電量,並引起火災。
串聯
需要高電量的便攜設備,一般是由兩(liang) 節或更多節電池串聯起來的電池組供電。如果使用高電壓的電池,導體(ti) 和開關(guan) 的尺寸可以做得很小。中等價(jia) 位的工業(ye) 電動工具一般使用電壓為(wei) 12V至19.2V的電池供電;而高級電動工具使用電壓為(wei) 24V至36V的電池,以獲得更大的電力。汽車工業(ye) 最終把啟動器的點火電池電壓從(cong) 12V(實際上是14V)提高到36V,甚至是42V.這些電池組是由18節串聯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(wei) 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(ge) 電壓為(wei) 480V的鎳金屬氫電池組是由400節鎳金屬氫電池串聯而成。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(jia) 格昂貴,而且,比起12V電池,它在開關(guan) 上會(hui) 產(chan) 生更多的電弧。使用高電壓電池組所帶來的另一個(ge) 問題,就是有可能遇到電池組裏的某一節電池失效的情況。這就像一個(ge) 鏈條,串聯在一起的電池越多,出現這種情況的幾率就越高。隻要一節電池有問題,它的電壓就會(hui) 降低。到最後,一節“斷開”的電池可能會(hui) 中斷電流的輸送。而要更換“壞”電池也絕非易事,因為(wei) 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(men) 來看一個(ge) 電池組的實例,第三節電池僅(jin) 產(chan) 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(lin) 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,其餘(yu) 三節仍然完好的電池就不能把所存儲(chu) 的電量送出來了。這時,第三節電池還呈現很大的內(nei) 阻,如果此時還帶有負載,那麽(me) ,將會(hui) 導致整個(ge) 電池鏈的輸出電壓將大幅度下降。在一組串行電池中,一節性能差的電池,就像是一個(ge) 堵住水管的塞子,會(hui) 產(chan) 生巨大的阻力,阻止電流流過去。第三節電池也會(hui) 短路,這將使終端的電壓降低至3.6V,或者,使電池組鏈路斷開並切斷電流。一個(ge) 電池組的性能是取決(jue) 於(yu) 電池組裏最差的那塊電池的性能。
上圖是並聯(容量疊加,電壓不變)
下圖是串聯(電壓疊加,容量不變)