Princip for 3.7V lithium batteri beskyttelseskort-analyse af primære og spændingsstandarder for lithium batteri

Bred vifte af anvendelser af batterier

Formålet med at udvikle højteknologi er at gøre det bedre til at tjene menneskeheden. Siden introduktionen i 1990 er lithium-ion-batterier steget på grund af deres fremragende ydeevne og har været meget brugt i samfundet. Lithium-ion-batterier indtog hurtigt mange felter med uforlignelige fordele i forhold til andre batterier, såsom velkendte mobiltelefoner, notebook-computere, små videokameraer osv. Flere og flere lande bruger dette batteri til militære formål. Applikationen viser, at lithium-ion-batteriet er en ideel lille grøn strømkilde.

For det andet, de vigtigste komponenter i lithium-ion-batterier

(1) Batteridæksel

(2) Positivt elektrodeaktivt materiale er lithiumcoboltoxid

(3) Membran - en speciel sammensat membran

(4) Negativ elektrode - det aktive materiale er kulstof

(5) Organisk elektrolyt

(6) Batterikasse

For det tredje, den overlegne ydeevne af lithium-ion-batterier

(1) Høj arbejdsspænding

(2) Større specifik energi

(3) Lang levetid

(4) Lav selvafladningshastighed

(5) Ingen hukommelseseffekt

(6) Ingen forurening

Fire, lithium batteri type og kapacitet valg

Beregn først den kontinuerlige strøm, som batteriet skal levere, baseret på din motors effekt (kræver faktisk effekt, og generelt svarer kørehastigheden til en tilsvarende reel effekt). Antag for eksempel, at motoren har en kontinuerlig strøm på 20a (1000w motor ved 48v). I så fald skal batteriet levere en 20a strøm i lang tid. Temperaturstigningen er lav (selvom temperaturen er 35 grader udenfor om sommeren, styres batteritemperaturen bedst under 50 grader). Derudover, hvis strømmen er 20a ved 48v, fordobles overtrykket (96v, såsom CPU 3), og den kontinuerlige strøm vil nå omkring 50a. Hvis du kan lide at bruge overspænding i lang tid, skal du vælge et batteri, der kontinuerligt kan levere 50a strøm (vær stadig opmærksom på temperaturstigningen). Stormens kontinuerlige strøm her er ikke købmandens nominelle batteriafladningskapacitet. Købmanden hævder, at et par C (eller hundredvis af ampere) er batteriets afladningskapacitet, og hvis det aflades ved denne strøm, vil batteriet generere alvorlig varme. Hvis varmen ikke afledes tilstrækkeligt, vil batterilevetiden være kort. (Og batterimiljøet i vores elbiler er, at batterierne stables op og aflades. Dybest set er der ingen huller tilbage, og emballagen er meget tæt, endsige hvordan man tvinger luftkøling til at aflede varme). Vores brugsmiljø er meget barskt. Batteriafladningsstrømmen skal nedsættes for brug. Evaluering af batteriafladningsstrømmens evne er at se, hvor meget batteriets tilsvarende temperaturstigning er ved denne strøm.

Det eneste princip, der diskuteres her, er temperaturstigningen på batteriet under brug (høj temperatur er lithiumbatteriets dødelige fjende). Det er bedst at kontrollere batteritemperaturen under 50 grader. (Mellem 20-30 grader er bedst). Dette betyder også, at hvis det er et lithiumbatteri af kapacitetstypen (afladet under 0.5C), kræver en kontinuerlig afladningsstrøm på 20a en kapacitet på mere end 40ah (det mest afgørende afhænger selvfølgelig af batteriets indre modstand). Hvis det er et power-type lithium batteri, er det sædvanligt at aflade kontinuerligt i henhold til 1C. Selv A123 ultra-lav intern modstand strømtype lithium batteri er normalt bedst at fjerne ved 1C (ikke mere end 2C er bedre, 2C udladning kan kun bruges i en halv time, og det er ikke særlig nyttigt). Valget af kapacitet afhænger af størrelsen af ​​bilens opbevaringsplads, personlige udgiftsbudget og det forventede udvalg af bilaktiviteter. (Lille evner kræver generelt lithiumbatteri af typen strøm)

5. Screening og samling af batterier

Det store tabu ved at bruge lithium-batterier i serie er den alvorlige ubalance ved selvafladning af batteriet. Så længe alle er lige ubalancerede, er det okay. Problemet er, at denne tilstand er pludselig ustabil. Et godt batteri har en lille selvafladning, en dårlig storm har en stor selvafladning, og en tilstand, hvor selvafladningen ikke er lille eller ej, ændres generelt fra god til dårlig. Stat, denne proces er ustabil. Derfor er det nødvendigt at frasortere batterierne med stor selvafladning og kun lade batteriet have lille selvafladning (generelt er selvafladningen af ​​kvalificerede produkter lille, og producenten har målt det, og problemet er, at mange ukvalificerede produkter strømmer ind på markedet).

Baseret på lille selvafladning, vælg serier med tilsvarende kapacitet. Selvom strømmen ikke er identisk, vil det ikke påvirke batteriets levetid, men det vil påvirke hele batteripakkens funktionelle evne. For eksempel har 15 batterier en kapacitet på 20ah, og kun et batteri er 18ah, så den samlede kapacitet for denne gruppe af batterier kan kun være 18ah. Ved afslutningen af ​​brugen vil batteriet være dødt, og beskyttelsestavlen vil være beskyttet. Spændingen på hele batteriet er stadig relativt høj (fordi spændingen på de andre 15 batterier er standard, og der stadig er strøm). Derfor kan afladningsbeskyttelsesspændingen for hele batteripakken fortælle, om kapaciteten af ​​hele batteripakken er den samme (forudsat at hver battericelle skal være fuldt opladet, når hele batteripakken er fuldt opladet). Kort sagt påvirker den ubalancerede kapacitet ikke batterilevetiden, men påvirker kun hele gruppens formåen, så prøv at vælge en samling med en tilsvarende grad.

Det samlede batteri skal opnå god ohmsk kontaktmodstand mellem elektroderne. Jo mindre kontaktmodstand mellem ledningen og elektroden, jo bedre; ellers vil elektroden med en betydelig kontaktmodstand varmes op. Denne varme vil blive overført til indersiden af ​​batteriet langs elektroden og påvirke batteriets levetid. Naturligvis er manifestationen af ​​den betydelige samlingsmodstand det betydelige spændingsfald af batteripakken under den samme afladningsstrøm. (En del af spændingsfaldet er cellens indre modstand, og en del er den samlede kontaktmodstand og ledningsmodstand)

Seks, udvælgelse af beskyttelsestavler og brug af opladning og afladning har betydning

(Dataene er for lithium jern fosfat batteri, princippet for det almindelige 3.7v batteri er det samme, men informationen er anderledes)

Formålet med beskyttelsestavlen er at beskytte batteriet mod overopladning og overafladning, forhindre høj strøm i at beskadige stormen og afbalancere batterispændingen, når batteriet er fuldt opladet (balanceringsevnen er generelt relativt lille, så hvis der er en selvafladet batteribeskyttelseskort, det er usædvanligt. Det er udfordrende at balancere, og der er også beskyttelsestavler, der balancerer i enhver tilstand, det vil sige, at kompensation udføres fra begyndelsen af ​​opladningen, hvilket ser ud til at være meget sjældent).

For batteripakkens levetid anbefales det, at batteriets ladespænding ikke overstiger 3.6v på noget tidspunkt, hvilket betyder, at beskyttelseskortets beskyttelsesspænding ikke er højere end 3.6v, og den balancerede spænding anbefales at være 3.4v-3.5v (hver celle 3.4v er blevet opladet mere end 99 % batteri, refererer til den statiske tilstand, spændingen vil stige ved opladning med høj strøm). Batteriafladningsbeskyttelsesspændingen er generelt over 2.5V (over 2V er ikke et stort problem, generelt er der ringe chance for at bruge det helt uden strøm, så dette krav er ikke højt).

Den anbefalede maksimale spænding for opladeren (det sidste trin i opladningen kan være den højeste konstante spændingsopladningstilstand) er 3.5*, antallet af strenge, såsom omkring 56v for 16 rækker. Normalt kan opladningen afbrydes med et gennemsnit på 3.4v pr. celle (dybest set fuldt opladet) for at garantere batteriets levetid. Alligevel, fordi beskyttelsestavlen endnu ikke er begyndt at balancere, hvis batterikernen har en stor selvafladning, vil den opføre sig som en hel gruppe over tid; kapaciteten falder gradvist. Derfor er det nødvendigt regelmæssigt at oplade hvert batteri til 3.5v-3.6v (såsom hver uge) og opbevare det i et par timer (så længe gennemsnittet er større end udligningsstartspændingen), jo større er selvafladningen , jo længere tid vil udligningen tage. De selvafladede overdimensionerede batterier er svære at afbalancere og skal elimineres. Så når du vælger et beskyttelseskort, så prøv at vælge 3.6v overspændingsbeskyttelse og start udligningen omkring 3.5v. (Det meste af overspændingsbeskyttelsen på markedet er over 3.8v, og ligevægten dannes over 3.6v). At vælge en passende afbalanceret startspænding er vigtigere end beskyttelsesspændingen, fordi den maksimale spænding kan justeres ved at justere den maksimale spændingsgrænse for opladeren (det vil sige, at beskyttelseskortet normalt ikke har nogen chance for at udføre højspændingsbeskyttelse). Antag alligevel, at den balancerede spænding er høj. I så fald har batteripakken ingen chance for at balancere (medmindre ladespændingen er større end ligevægtsspændingen, men dette påvirker batteriets levetid), vil cellen gradvist falde på grund af selvafladningskapaciteten (den ideelle celle med en selvafladning på 0 eksisterer ikke).

Beskyttelseskortets evne til kontinuerlig afladningsstrøm. Det er det værste at kommentere på. Fordi beskyttelsestavlens nuværende begrænsende evne er meningsløs. For eksempel, hvis du lader et 75nf75 rør fortsætte med at passere 50a strøm (på dette tidspunkt er varmeeffekten omkring 30w, mindst to 60w i serie med samme portboard), så længe der er en køleplade nok til at sprede sig varme, der er ikke noget problem. Det kan holdes ved 50a eller endnu højere uden at brænde røret. Men du kan ikke sige, at dette beskyttelseskort kan holde 50a strøm, fordi de fleste af alles beskyttelsespaneler er placeret i batteriboksen meget tæt på batteriet eller endda tæt på. Derfor vil en så høj temperatur opvarme batteriet og varme op. Problemet er, at høj temperatur er stormens dødbringende fjende.

Derfor bestemmer brugsmiljøet for beskyttelsestavlen, hvordan man vælger strømgrænsen (ikke selve beskyttelseskortets aktuelle kapacitet). Antag, at beskyttelseskortet er taget ud af batteriboksen. I så fald kan næsten ethvert beskyttelseskort med en køleplade klare en kontinuerlig strøm på 50a eller endnu højere (på nuværende tidspunkt er det kun beskyttelsestavlens kapacitet, der tages i betragtning, og der er ingen grund til at bekymre sig om temperaturstigningen, der forårsager skade på battericelle). Dernæst taler forfatteren om det miljø, som alle normalt bruger, i det samme lukkede rum som batteriet. På dette tidspunkt styres beskyttelsestavlens maksimale varmeeffekt bedst under 10w (hvis det er et lille beskyttelseskort, har det brug for 5w eller mindre, og et beskyttelseskort med stort volumen kan være mere end 10w, fordi det har god varmeafledning og temperaturen vil ikke være for høj). Med hensyn til hvor meget der er passende, anbefales det at fortsætte. Den maksimale temperatur på hele pladen overstiger ikke 60 grader, når der påføres strøm (50 grader er bedst). Teoretisk set, jo lavere temperatur på beskyttelsestavlen er, jo bedre, og jo mindre vil det påvirke cellerne.

Fordi det samme portkort er forbundet i serie med det opladede elektriske mos, er varmeudviklingen i den samme situation dobbelt så stor som det forskellige portkort. For den samme varmeudvikling er kun antallet af rør fire gange højere (under forudsætningen af ​​den samme model af mos). Lad os beregne, hvis 50a kontinuerlig strøm, så er den interne modstand 5 milliohm (75 75nf50 rør er nødvendige for at få denne tilsvarende indre modstand), og varmeeffekten er 50*0.002*5=2w. På dette tidspunkt er det muligt (faktisk er mos nuværende kapacitet på 100 milliohm intern modstand mere end 4a, det er ikke noget problem, men varmen er stor). Hvis det er det samme portkort, er der brug for 2 2 milliohm intern modstand mos (hver to parallelle interne modstand er en milliohm, og derefter forbundet i serie, den samlede interne modstand er lig med 75 millioner 20 rør bruges, det samlede antal er 100). Antag, at 10a kontinuerlig strøm tillader varmeeffekten at være 1w. I så fald kræves en linje med en intern modstand på 100 milliohm (selvfølgelig kan den nøjagtige ækvivalente interne modstand opnås ved MOS parallelforbindelse). Hvis antallet af forskellige porte stadig er fire gange, hvis 5a kontinuerlig strøm stadig tillader den maksimale 0.5w varmeeffekt, så kan kun 50 milliohm rør bruges, hvilket kræver fire gange mængden af ​​mos sammenlignet med 50a kontinuerlig strøm for at generere det samme mængde varme). Derfor, når du bruger beskyttelsestavlen, skal du vælge et bræt med ubetydelig intern modstand for at reducere temperaturen. Hvis den indre modstand er blevet bestemt, så lad venligst pladen og den udvendige varme aflede bedre. Vælg beskyttelsestavlen og lyt ikke til sælgerens kontinuerlige aktuelle kapacitet. Bare spørg den samlede interne modstand af beskyttelseskortets afladningskredsløb og beregn det selv (spørg hvilken type rør der bruges, hvor meget der bruges, og kontroller selv beregningen af ​​den interne modstand). Forfatteren mener, at hvis det aflades under sælgerens nominelle kontinuerlige strøm, bør temperaturstigningen på beskyttelsestavlen være relativt høj. Derfor er det bedst at vælge en beskyttelsestavle med derating. (Sig 30a kontinuerlig, du kan bruge 50a, du har brug for 80a konstant, det er bedst at købe 48a nominel kontinuerlig). For brugere, der bruger en XNUMXv CPU, anbefales det, at beskyttelseskortets samlede interne modstand ikke er mere end to milliohm.

Forskellen mellem det samme portkort og det andet portkort: det samme portkort er den samme linje til opladning og afladning, og både opladning og afladning er beskyttet.

Det forskellige portkort er uafhængigt af lade- og afladningslinjerne. Ladeporten beskytter kun mod overopladning ved opladning og beskytter ikke, hvis den fjernes fra ladeporten (men den kan aflade helt, men ladeportens nuværende kapacitet er generelt relativt lille). Udløbsporten beskytter mod overudladning under afladning. Hvis der oplades fra afladningsporten, er overopladning ikke dækket (så den omvendte opladning af CPU'en er fuldt ud brugbar til de forskellige portkort. Og omvendt opladning er mindre end den energi, der bruges, så du skal ikke bekymre dig om at overoplade batteri på grund af omvendt opladning Medmindre du går ud med fuld betaling, er det et par kilometer ned ad bakke med det samme. Hvis du bliver ved med at starte eabs omvendt opladning, er det muligt at overoplade batteriet, hvilket ikke findes), men almindelig brug af opladning Lad aldrig op fra afladningsporten, medmindre du konstant overvåger opladningsspændingen (såsom midlertidig nødopladning ved vejkanten med højstrøm, kan du stole på fra afladningsporten og fortsætte med at køre uden at være fuldt opladet, skal du ikke bekymre dig om overopladning)

Beregn din motors maksimale kontinuerlige strøm, vælg et batteri med en passende kapacitet eller effekt, der kan klare denne konstante strøm, og temperaturstigningen kontrolleres. Beskyttelseskortets indre modstand er så lille som muligt. Beskyttelseskortets overstrømsbeskyttelse behøver kun kortslutningsbeskyttelse og anden unormal brugsbeskyttelse (forsøg ikke at begrænse den strøm, der kræves af controlleren eller motoren ved at begrænse beskyttelseskortets træk). For hvis din motor har brug for 50a strøm, bruger du ikke beskyttelsestavlen til at bestemme strømstyrken 40a, hvilket vil forårsage hyppig beskyttelse. Det pludselige strømsvigt på controlleren vil nemt beskadige controlleren.

Syv, spændingsstandardanalyse af lithium-ion-batterier

(1) Åben kredsløbsspænding: refererer til spændingen af ​​et lithium-ion-batteri i en ikke-fungerende tilstand. På dette tidspunkt løber der ingen strøm. Når batteriet er fuldt opladet, er potentialeforskellen mellem batteriets positive og negative elektroder normalt omkring 3.7V, og den høje kan nå 3.8V;

(2) Svarende til tomgangsspændingen er arbejdsspændingen, det vil sige spændingen af ​​lithium-ion-batteriet i aktiv tilstand. På dette tidspunkt er der strøm. Fordi den indre modstand, når strømmen løber, skal overvindes, er driftsspændingen altid lavere end den samlede spænding på tidspunktet for elektricitet;

(3) Afslutningsspænding: det vil sige, at batteriet ikke skal fortsætte med at blive afladet efter at være placeret ved en bestemt spændingsværdi, som bestemmes af strukturen af ​​lithium-ion-batteriet, normalt på grund af den beskyttende plade, batterispændingen, når udledningen er afsluttet er omkring 2.95V;

(4) Standardspænding: I princippet kaldes standardspændingen også for nominel spænding, som refererer til den forventede værdi af potentialforskellen forårsaget af den kemiske reaktion af batteriets positive og negative materialer. Lithium-ion-batteriets nominelle spænding er 3.7V. Det kan ses, at standardspændingen er Standard arbejdsspænding;

At dømme ud fra spændingen af ​​de fire lithium-ion-batterier nævnt ovenfor, har spændingen af ​​lithium-ion-batteriet involveret i arbejdstilstanden standardspænding og arbejdsspænding. I den ikke-fungerende tilstand er spændingen på lithium-ion-batteriet mellem tomgangsspændingen og slutspændingen på grund af lithium-ion-batteriet. Den kemiske reaktion af ionbatteriet kan bruges gentagne gange. Når lithium-ion-batteriets spænding er ved termineringsspændingen, skal batteriet derfor oplades. Hvis batteriet ikke oplades i længere tid, vil batteriets levetid blive reduceret eller endda skrottet.