Ta có thể thu được điện áp hoặc dung lượng mong muốn bằng cách ghép nhiều pin lại theo dạng nối tiếp hoặc song song.

  • Lắp nối tiếp: để tăng điện áp của bộ
  • Lắp song song: để tăng dung lượng (Ah), và dòng ra

Một vài bộ có thể kết hợp cả nối tiếp và song song. Ví dụ bộ pin laptop thuông thường ghép 3 hoặc 4 bộ pin nối tiếp để thu được điện áp 11.1V hoặc 14.8V (tính theo điện áp danh nghĩa của pin là 3.7V). Mỗi bộ lại gồm 2 cell pin mắc song song để tăng dung lượng từ 2400mAh tới 4800mAh. Thiết lập kiểu này được gọi là 3S2P(3 bộ nối tiếp, mỗi bộ gồm 2 pin song song) hoặc 4S2P (4 bộ nối tiếp, mỗi bộ gồm 2 pin song song).

Hầu hết các loại pin đều cho phép chúng ta mắc nối tiếp hoặc song song. Tuy nhiên, điều quan trọng khi ghép bộ là phải dùng pin cùng loại, cùng điện áp và dung lượng. Không bao giờ được ghép pin khác loại và kích thước. Các cell yếu hơn sẽ dẫn đến việc mất cân bằng. Điều này đặc biệt quan trọng trong trường hợp ta ghép các cell nối tiếp, vì khi đó chất lượng của bộ bằng chất lượng cell yếu nhất trong bộ.

 

Image result for chain

 

Cell yếu nhất trong bộ có thể không hỏng ngay, tuy nhiên nó sẽ nhanh chóng bị kiệt khi ghép với tải.

  • Khi sạc, cell có dung lượng thấp sẽ sạc đầy nhanh hơn cell khác, điều này dẫn đến over-charge (thường là nguyên nhân chính dẫn đến nóng pin và thậm chí là nổ pin)
  • Khi xả, cell yếu hơn sẽ kiệt pin trước tiên, và nó sẽ bị ảnh hưởng xấu bởi dòng từ các cellcòn lại trong bộ

Vì vậy khi ghép cellm luôn luôn phải dùng các cell cùng loại, cùng dung lượng và điện áp, đặc biệt trong trường hợp bộ pin dùng với tải dông suất lớn (dòng xả lớn).

Dùng cell đơn

Dùng cell đơn là cách dùng đơn giản nhất. Cell không cần phải phù hợp với nhau. Ví dụ đơn giản nhất chính là dùng 1 cell Lithium Poly 3.7V trong điện thoại di động. Hoặc ví dụ khác như dùng pin trong đồng hồ, máy ảnh,…

Thường các trường hợp dùng 1 cell đơn là các thiết bị cần nguồn năng lượng nhỏ, công suất không lớn.

Điện áp danh nghĩa của các cell thông dụng là nickel-based 1.2V, alkaline 1.5V; silver-oxide 1.6V và lead acid (acquy) là 2.0V. Các pin Lithium cơ bản thường điện áp 3.0V và 3.9V. Li-ion là 3.6V/3.7V; Li-phosphate là 3.2V và Li-titanate is 2.4V.

Li-manganese và các dạng pin dựa trên Lithium khác thường điện áp là 3.7V. Thường với các pin có điện áp định danh cao thì sẽ có dung lượng lớn (tính theo Wh hoặc Ah). Một tham số nữa cần quan tâm là nội trở. Nội trở thấp sẽ làm cell pin vẫn giữ được điện áp cao khi có tải.

Ghép pin nối tiếp

Các thiết bị di động cần điện áp làm việc lớn có thể dùng 2 hoặc nhiều cell pin ghép nối tiếp.

Hình dưới mình họa việc ghép nối tiếp 4 cell pin 1.2V nickel-based để được bộ với điện áp 4.8V (cách ghép này được gọi là 4S).

Tương tự như vậy, việc ghép 6 cell Acquy (lead acid) nối tiếp sẽ tạo ra bộ với điện áp 12V

Khi lắp các pin nối tiếp, tổng điện áp của bộ sẽ tăng, nhưng dòng thì giữ nguyên

Nếu bạn muốn điện áp lẻ thì bạn có thể lắp nối tiếp số lượng cell lẻ như 3 hoặc 5 cell,… Các thiết bị dùng pin thường có ngưỡng sai số. Ví dụ thiết bị dùng nguồn 12V có thể vẫn hoạt động được với điện áp vào 9.5V (tất nhiên là không thể phát huy hết công suất được).. nó cũng có thể hoạt động với nguồn vào 13-15V. Tuy nhiên chênh lệch giữa nguồn vào với điện áp ghi trên thiết bị không nên quá lớn.

Các thiết bị cầm tay dùng pin thường hoạt động ở 12-18V, các phiên bản cao cấp hơn thì hoạt động ở 24-36V. Thường điện áp cao, cho phép các thiết bị hoạt động ở công suất lớn hơn. Như các xe đạp điện hoạt động ở 36V hoặc 48V. Thường các xe lai (điện và xăng/dầu) hoạt động ở điện áp 48V, và dùng bộ chuyển DC-DC sang 12V cho hệ thống điện trong xe. Các xe ô tô điện hiện nay dùng các bộ pin cho điện áp từ 450-500V. Những bộ này thường ghép nối tiếp của hơn 100 cell pin lại.

 

Khi hoạt động ở điện áp và công suất lớn, các cell ghép với nhau đặc biệt yêu cầu phải phù hợp (đặc tính các cell gần tương tự nhau). Ví dụ. Các cell ghép phải có dung lượng., điện áp và nội trở chênh lệch nhau không quá nhiều. VD. Một số ứng dụng yêu cầu các cell có nội trở chênh lệch nhau không quá 5-10mOhm.

Thường khi ghéo các cell nối tiếp nhiều, rất dễ xảy ra việc 1 cell chết làm cho cả bộ không hoạt động được. Vì thế người ta thường phải bổ sung thêm các bổ chuyển mạch rắn để cho phép bỏ qua các cell bị lỗi trong bộ pin. (Khi bỏ qua cell bị lỗi thì dòng đầu ra vẫn giữ nguyên nhưng điện áp bị giảm, dẫn tới công suất đầu ra giảm).

Một vấn đề nữa là việc phát hiện và thay thế các cell lỗi, hoặc cell quá tuổi thọ trong bộ. Một cell mới lắp vào thường có dung lượng lớn hơn và nội trở nhỏ hơn các cell còn lại, điều này dẫn tới cả bộ pin mất cân bằng. Khi bộ các cell mất cân bằng, sẽ làm ảnh hưởng rất lớn tới hoạt động của thiết bị. Vì thế thường các cell pin này sẽ được thay mới toàn bộ, chứ không phải thay thế từng cell rời.

Trong các xe điện, việc thay thế toàn bộ cả bộ pin rất đắt, vì vậy người ta thường chia bộ thành các khối – package nhỏ. Việc thay thế sẽ là thay thế từng package nhỏ đó. Điều này sẽ dẫn tới khả năng mất cân bằng của toàn bộ bộ pin nếu 1 package mới được thay, và thường khi đó ta sẽ phải tự cân bằng lại cả bộ pin.

Khi 1 cell chết, đầu ra sẽ không đủ điện áp. Một số thiết bị dùng điện như laptop
sẽ báo lỗi pin “Low Battery” và ngắt hoạt động

Với các thiết bị dùng pin công suất lớn, nếu một cell trong bộ yếu thì điện áp sẽ bị tụt bất ngờ. Việc yêu cầu dòng ra bằng hoặc cao hơn dòng toois đa của bộ cũng gây sức ép lên pin, làm cho các cell pin dễ hỏng hơn. Để phát hiện ra cell kém trong bộ, ta phải tacts và phân tích từng cell, chứ không thể đo điện áp của cả bộ pin mà phát hiện ra được.

Ghép pin song song

Nếu cần dòng và dung lượng lớn hơn, ta có thể ghép các pin theo mô hình song song. Hầu hết các loại pin đều cho phép ghép song song các cell.

Với các cell song song, dòng đầu ra và
dung lượng được tăng lên, nhưng điện áp giữ nguyên

Một cell có nội trở cao hoặc bị lỗi không gây ảnh hưởng quá nghiêm trọng như trên bộ pin ghép nối tiếp, tuy nhiên nó sẽ làm giảm dung lượng và tổng dòng xả có thể của bộ pin. Nếu xảy ra đởn mạch, việc này sẽ nguy hiêm hơn so với bộ ghép nối tiếp. vì khi đó cell này sẽ rút toàn bộ năng lượng từ các cell còn lại, dẫn tới tăng nhiệt độ và cháy nổ.

Trong các bộ pin lớn, thường các cầu chì sẽ được thêm vào để ngắt kết nối các cell lỗi trong bộ nếu xảy ra đoản mạch.

 

Ghép nối tiếp và song song

Để khắc phục nhược điểm và tận dụng điểm mạnh của cả 2 mô hình, mô hình ghép pin lai giữa nối tiếp và song song như hình dưới cho phép cách ghép nối mềm dẻo và linh động.

Pin Lithium – ion ghép nối tiếp hoặc song song đều được cả, tuy nhiên mỗi cell cần được giám sát để hoạt động trong giới hạn điện áp và dòng giới hạn. Các mạch tích hợp hiện tại có thể giám sát được tới 15-20 cell nối tiếp như vậy. Các bộ lớn hơn cần các mạch thiết kế riêng, như Tesla Model 85 càn tới 7000 cell 18650 để tạo ra bộ pin với công suất 90kWh.

Hướng dẫn chung cho sử dụng các thiết bị dùng pin

  • Luôn giữ các đầu tiếp xúc của pin sạc, vì điện trở tiếp xúc lớn sẽ làm ảnh hưởng đến hoạt động của bộ pin
  • Không được ghép lẫn lộn các loại pin khác nhau, hoặc ghép pin mới và pin cũ
  • Giám sát các cực pin, không lắp ngược cực
  • Tháo rời pin khi không sử dụng trong thời gian dài để hạn chế rò pin. Điều này đặc biệt quan trong nếu dùng các pin kẽm – than chì (zinc-carbon)
  • Không chứa các pin không dùng trong hộp kim loại.
  • Không mang các pin trong túi mà các cell không được cố định chặt
  • Không để pin trong tầm với của trẻ em
  • Không cố gắng sạc các pin mà không cho phép sạc lại, vì điều này dễ dẫn tới cháy nổ
  • Khi sạc pin, luôn luôn giám sát quá trình sạc
  • Luôn sạc pin ở nhiệt độ phòng và ở nơi thoáng mát

tham khảo http://batteryuniversity.com/

===============

==============================================
Mua hàng 
  • Call/SMS/viber/Zalo: 0913384126
  • Facebook: TestSacDienThoai
 
***** Mua hàng qua ứng dụng di dộng Shopee với nhiều ưu đãi tại https://shopee.vn/chiroshop và  https://shopee.vn/boxsacduphong  *****

2 thoughts on “Ghép bộ pin nối tiếp hoặc song song

    1. Dung lượng pin tiểu thấp, bạn sạc 1 lần rồi bỏ à?
      Với pin tiểu, bạn có thể gắn nối tiếp nhiều pin (VD 5 viên) để được 7.5V rồi hạ áo về 5V sạc điện thoại.
      Dòng xả của pin thấp, nếu bạn có sạc cũng chỉ được cỡ 0.5 – 1A là cùng.

Trả lời