Có thể đấu nối tiếp các pin có cùng điện áp không? Những lưu ý quan trọng để sử dụng an toàn

Hiểu về giới hạn: Dung sai điện áp của mạch bảo vệ

Bộ pin lithium thường được trang bị một bảng mạch bảo vệ (PCB) để ngăn ngừa sạc quá mức, xả quá mức và đoản mạch. Một thông số quan trọng của PCB này làkhả năng chịu điện áp định mức của MOSFET của nó(công tắc điện tử điều khiển dòng điện).

Ví dụ về tình huống:
Lấy ví dụ hai bộ pin LiFePO4 4 cell. Mỗi bộ pin có điện áp sạc đầy là 14,6V (3,65V mỗi cell). Nếu được kết nối nối tiếp, điện áp tổng hợp của chúng sẽ trở thành29,2V. Một PCB bảo vệ pin 12V tiêu chuẩn thường được thiết kế với MOSFET được đánh giá cho35–40VTrong trường hợp này, tổng điện áp (29,2V) nằm trong phạm vi an toàn, cho phép pin hoạt động bình thường khi nối tiếp.

Rủi ro vượt quá giới hạn:
Tuy nhiên, nếu bạn kết nối bốn bộ như vậy theo chuỗi, tổng điện áp sẽ vượt quá 58,4V—vượt xa mức dung sai 35–40V của PCB tiêu chuẩn. Điều này tạo ra một mối nguy hiểm tiềm ẩn:

Khoa học đằng sau rủi ro

Khi pin được kết nối nối tiếp, điện áp của chúng sẽ tăng lên, nhưng các mạch bảo vệ hoạt động độc lập. Trong điều kiện bình thường, điện áp kết hợp sẽ cấp điện cho tải (ví dụ: thiết bị 48V) mà không gặp sự cố. Tuy nhiên, nếumột bộ pin kích hoạt bảo vệ(ví dụ, do xả quá mức hoặc quá dòng), MOSFET của nó sẽ ngắt kết nối gói đó khỏi mạch.

Tại thời điểm này, toàn bộ điện áp của các pin còn lại trong chuỗi được áp dụng trên các MOSFET đã ngắt kết nối. Ví dụ, trong thiết lập bốn gói, một PCB đã ngắt kết nối sẽ phải đối mặt với gần như58,4V—vượt quá định mức 35–40V. Các MOSFET sau đó có thể bị hỏng dosự cố điện áp, vô hiệu hóa vĩnh viễn mạch bảo vệ và khiến pin dễ gặp rủi ro trong tương lai.