带保护电路的简易12V锂离子电池组设计

在本文中，我们将看到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。锂离子电池是当今最常用的能量存储设备之一，用于为设备和小工具供电。由于具有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起来，制成一个坚固的电池组，可用于为RC汽车，四轴飞行器或其他运行在12VDC的不同小工具供电。

如果你有兴趣了解更多关于锂离子电池的知识，你一定会对我们之前关于不同锂离子电池化学成分的文章感兴趣，你也可能会喜欢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，通过排列串联和并联连接的组合来提供所需的输出电压。

串联电池：当一个电池的正极与第二个电池的负极连接时，该电池被认为是串联连接。在串联连接的情况下，电池的总电压增加，并由串联连接的所有电池的电压之和给出。下图显示了串联连接的样子。

并联连接电池：当第一节电池的正极连接到第二节电池的正极，同样地，两个电池的负极连接在一起时，该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。下图显示了细胞在并行连接中的样子。

制作12v电池组

要制作电池组，第一步是知道电池的标称电压。我们选择的电池标称电压为3.7伏，充电电压为4.2伏。因此，为了制造一个12v的电池组，我们需要串联连接3个电池。我们使用的细胞图像如下所示。

我们选择容量为1200mAh的3.7V电池。因此，用3个相似的3.7V 1200mAh电池串联，如下图所示。

注意：一定要将相同容量的电池连接起来，否则会影响电池组的使用寿命。

我拿了一个3单元支撑支架(或单元间隔器)，并以这样的方式放置了3个单元，即第1和第3个单元的正面朝下，中间单元的正面朝上。放置电池后，放置另一个3-电池支撑支架，并确保包是安全的，电池是固定在他们的位置。现在，下一步是将电池串联起来。我们称这3个单元格为C1 C2 C3。首先用镍带将C1的+ve端子与C2的负极连接，C2的正极与C3的负极连接，如下图所示。

下一步从C1的负极接一根线，从C3的正极接一根线。上述配置称为3S配置或3串联配置，当测量C3正极和C1负极之间的电压时，它等于一个12V电池。

镍带如何连接到电池上

最好的方法是使用点焊机。首先，用干净的布清洁电池和镍条的表面，去除表面的任何灰尘或污垢颗粒。在电池的末端放置一个镍条，带上点焊机的尖头，并做简短的接触，你可以通过旋转电池重复这个过程，使一个额外的连接，你的电池现在安全地连接到镍条。重复相同的步骤进行其他连接。

如果你没有点焊机怎么办?

第一步是用钉子或任何金属物体划伤你要连接的电池的所有端子。

刮伤后，将少量助焊剂涂在电池端子上，并在端子上粘贴少量焊料。对镍条做同样的处理，并将镍条与电池的端子连接起来。

重复该步骤多次，根据需要进行连接。你的12V电池准备好了。

连接电池保护模块

锂离子电池需要电池保护模块来保持电池的健康。这些装置保护电池组免受过充、深度放电甚至过流的损坏。这对保证电池安全和延长电池寿命至关重要。为了保证电池的安全，我们使用了现成的3-S 6Amps电池保护模块或BMS模块。

连接BMS模块和电池包。大多数BMS都有相同的连接术语。

对于测量温度，可以使用NTC热敏电阻。您必须将热敏电阻的一端与P+端子连接，而NTC热敏电阻的另一端必须连接到BMS模块上的T板。

测试

为了测试模块，目测检查所有连接后，检查P+和P-两端的电压。该电压应等于B+和B-焊盘两端的电压。下一步是测试P-和B1之间的电压，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之间的电压，该测量将为我们提供串联连接的2个电池之间的电压，显示的电压将在7.4V左右。

在测试完所有的衬垫后，我用一个12v的充电器给电池组充电，半小时后，测量了电池组的电压。电池组的起始电压为，电池组的最终电压为：

我还用这个电池组给灯泡、马达和其他电器供电，电池组工作得很好。

结论

设计电池组的知识是非常必要的，因为电池很少作为一个实体使用，因为它们的低容量和电压，因此，电池被捆绑在一起形成一个电池组。当电池单元串联时，电池的电压增加，而当电池单元并联时，电池的容量增加。由于有损坏锂离子电池的风险，电池组配备了电池管理系统，以确保电池组的正常工作。BMS通常监测电池的健康状况、充电、电压和电流，而更高级的BMS还可以监测温度，并具有将电池数据传输到远程位置的功能。

本文编译自circuitdigest