如何设计一个简单的12V锂离子电池组

在本文中，我们将了解如何设计一个简单的 12V 锂离子电池组 以及如何将其与 保护电路一起使用。锂离子电池是当今用于为设备和小工具供电的最常用的储能设备之一。由于 高能量密度 和可充电能力，锂离子电池以不同的串联和并联方式连接，以形成具有不同电压输出和容量的电池组。设计一个简单的电池组并将其与具有成本效益的保护电路连接，以制造一个 坚固的电池组 ，该电池组可用于为 RC 汽车、四轴飞行器或其他在 12VDC 下运行的不同小工具供电。

如果您有兴趣了解有关锂离子电池的更多信息，您一定对我们之前介绍的有关 不同锂离子电池化学成分的文章感兴趣， 并且您可能还想学习和设计 我们之前制作 的2S 电池充电器电路。

串联和并联连接锂离子电池

大多数锂电池化学物质的标称电压低于 4 伏。因此，为了使其可用于更高电压的应用，我们可能必须使用升压转换器，或者我们可以设计一个电池组，通过将电池串联和并联连接来提供所需的输出电压。

串联电池：当一个电池的正极端子与第二个电池的负极端子连接时，该电池被认为是串联连接。在串联的情况下，电池的总电压会增加，并由所有串联电池的电压之和给出。下图显示了串联连接的样子。

并联电池：当第一个电池的正极端子连接到第二个电池的正极端子并且类似地两个电池的负极端子连接在一起时，电池被称为并联连接。在并联的情况下，电池的总容量增加，而电压保持不变。下图显示了并行连接中的单元的外观。

制作 12 V 电池组

要制作电池组，第一步是了解电池的标称电压。我们选择的电池标称电压为 3.7V，充电电压为 4.2V。因此，为了制作 12 V 电池组，我们需要 串联 3 节电池。我们使用的细胞图像如下所示

我们选择的是容量为 1200mAh 的 3.7V 电池。因此，使用 3 个类似的 3.7V 1200mAh 电池并将它们串联起来，如下图所示。

注意： 请务必连接所有相同容量的电池，否则会影响电池组的使用寿命。

我拿了一个 3 电池支架（或电池垫片）并放置 3 个电池，使第一个和 第三个电池 的正极面朝下，中间电池的正极面朝上。放置电池后，放置另一个 3 芯支架并确保电池组已固定，电池已固定在其位置。现在下一步是将电池彼此串联。我们称这 3 个单元格为 C1、C2 和 C3。首先，使用镍带将 C1 的 +ve 端子与 C2 的负极端子连接，并将 C2 的正极端子与 C3 的负极端子连接，如下图所示。

下一步是连接来自 C1 负极端子的电线和来自 C3 正极端子的另一根电线。上述配置称为 3S 配置或 3 串联配置，当测量 C3 的正极端子和 C1 的负极端子之间的电压时，它将等于 12V 电池。

如何将镍条连接到电池

最好的方法是使用点焊机。首先，用干净的布清洁电池表面和镍带表面，去除表面的灰尘或污垢颗粒。将镍条放在电池的端子上并带上点焊机的插脚并进行短暂接触，您可以通过旋转电池来重复该过程以进行额外的连接，您的电池现在已牢固地连接到镍条上。重复相同的步骤以建立其他连接。

如果没有点焊机怎么办？

第一步是使用钉子或任何金属物体刮擦要连接的电池的所有端子。

划伤后，在电池端子上涂抹少量助焊剂，并在端子上粘上一点焊料。对镍条执行相同的操作，并将镍条与电池的端子连接。

多次重复该步骤以根据需要进行连接。您的 12V 电池已准备就绪。

连接电池保护模块

锂离子电池需要一个电池保护模块来保持电池的健康。这些器件可保护电池组免受过充电、深度放电甚至过电流的损坏。这对于保持电池安全和延长其使用寿命至关重要。为了保证我们的电池安全，我们使用了现成的 3-S 6Amps 电池保护模块或 BMS 模块。

将 BMS 模块与电池组连接。大多数 BMS 将具有相同的连接术语。

为了测量温度，您可以使用 NTC 热敏电阻。您必须将热敏电阻的一端连接到 P+ 端子，而 NTC 热敏电阻的另一端必须连接到 BMS 模块上的 T 焊盘。

测试

为了测试模块，在目视检查所有连接后，检查 P+ 和 P- 两端的电压。电压应等于 B+ 和 B- 焊盘上的电压。下一步是测试 P- 和 B1 两端的电压，电压应该在 3.7V 附近，因为它是单个电池的电压。

下一步是测试 P- 和 B2 两端的电压，该测量将为我们提供 2 个串联电池之间的电压，显示的电压将在 7.4V 左右。

测试完所有的焊盘后，我用 12 V 充电器给电池组充电，半小时后测量电池组的电压。电池组的起始电压为，电池组的最终电压如下：

我还使用电池组为灯泡、电机和其他设备供电，电池组运行良好。

结论

设计电池组的知识非常重要，因为电池由于容量和电压低而很少用作单个实体，因此，电池被捆绑在一起形成电池组。当电池串联时，电池的电压会增加，而当电池并联时，电池的容量会增加。由于锂离子电池存在损坏的风险，电池组配备了电池管理系统，以确保电池组的正常工作。BMS 通常监控电池的健康状况、充电、电压和电流，而更先进的 BMS 还可以监控温度并具有将电池数据传送到远程位置的功能。我希望你学到了一些新的东西，如果你对电池组的设计有任何疑问或问题，