Princip ochranné desky lithiové baterie 3.7V - analýza primárních a napěťových norem lithiové baterie

Široké možnosti použití baterií

Účelem vývoje špičkových technologií je, aby lépe sloužily lidstvu. Od svého uvedení v roce 1990 se lithium-iontové baterie díky svému vynikajícímu výkonu zvýšily a jsou široce používány ve společnosti. Lithium-iontové baterie rychle obsadily mnoho polí s nesrovnatelnými výhodami oproti jiným bateriím, jako jsou známé mobilní telefony, notebooky, malé videokamery atd. Stále více zemí používá tuto baterii pro vojenské účely. Aplikace ukazuje, že lithium-iontová baterie je ideálním malým zeleným zdrojem energie.

Za druhé, hlavní součásti lithium-iontových baterií

(1) Kryt baterie

(2) Pozitivní elektrodově aktivní materiál je oxid lithný a kobaltnatý

(3) Membrána – speciální kompozitní membrána

(4) Záporná elektroda – aktivním materiálem je uhlík

(5) Organický elektrolyt

(6) Pouzdro na baterie

Za třetí, vynikající výkon lithium-iontových baterií

(1) Vysoké pracovní napětí

(2) Větší měrná energie

(3) Dlouhá životnost

(4) Nízká rychlost samovybíjení

(5) Žádný paměťový efekt

(6) Žádné znečištění

Čtyři, výběr typu lithiové baterie a kapacity

Nejprve si spočítejte trvalý proud, který baterie musí poskytovat, na základě výkonu vašeho motoru (vyžaduje skutečný výkon a obecně rychlost jízdy odpovídá odpovídajícímu skutečnému výkonu). Předpokládejme například, že motor má trvalý proud 20a (1000W motor při 48V). V takovém případě musí baterie poskytovat proud 20A po dlouhou dobu. Nárůst teploty je mělký (i když je v létě venku teplota 35 stupňů, teplota baterie se nejlépe kontroluje pod 50 stupňů). Navíc, pokud je proud 20a při 48v, přetlak se zdvojnásobí (96v, jako CPU 3) a trvalý proud dosáhne asi 50a. Pokud chcete používat přepětí po dlouhou dobu, vyberte si prosím baterii, která dokáže nepřetržitě poskytovat proud 50A (stále dávejte pozor na nárůst teploty). Trvalý proud bouřky zde není jmenovitou vybíjecí kapacitou baterie obchodníka. Obchodník tvrdí, že několik C (nebo stovek ampér) je kapacita vybíjení baterie, a pokud se vybije tímto proudem, baterie bude generovat silné teplo. Pokud teplo není dostatečně odváděno, bude životnost baterie stručná. (A prostředí baterií našich elektromobilů je takové, že se baterie hromadí a vybíjejí. V zásadě nezůstávají žádné mezery a obal je velmi těsný, natož jak přinutit chlazení vzduchem, aby odvádělo teplo). Naše prostředí používání je velmi drsné. Pro použití je třeba snížit vybíjecí proud baterie. Vyhodnocení schopnosti vybíjecího proudu baterie spočívá v tom, jak velký je odpovídající nárůst teploty baterie při tomto proudu.

Jediným zde diskutovaným principem je nárůst teploty baterie během používání (vysoká teplota je smrtelným nepřítelem životnosti lithiové baterie). Nejlepší je kontrolovat teplotu baterie pod 50 stupňů. (Nejlepší je 20-30 stupňů). To také znamená, že pokud se jedná o lithiovou baterii kapacitního typu (vybíjení pod 0.5C), trvalý vybíjecí proud 20a vyžaduje kapacitu větší než 40ah (nejzásadnější samozřejmě záleží na vnitřním odporu baterie). Pokud se jedná o lithiovou baterii napájecího typu, je obvyklé vybíjet se nepřetržitě podle 1C. Dokonce i lithiovou baterii A123 s ultra-nízkým vnitřním odporem je obvykle nejlepší vyjmout při 1 °C (lepší není více než 2 °C, vybíjení 2C lze použít pouze půl hodiny a není to příliš užitečné). Volba kapacity závisí na velikosti úložného prostoru vozu, rozpočtu osobních výdajů a očekávaném rozsahu automobilových aktivit. (Malá schopnost obecně vyžaduje lithiovou baterii typu napájení)

5. Stínění a montáž baterií

Velkým tabu používání lithiových baterií v sérii je velká nerovnováha samovybíjení baterií. Dokud jsou všichni stejně nevyrovnaní, je to v pořádku. Problém je v tom, že tento stav je náhle nestabilní. Dobrá baterie má malé samovybíjení, špatná bouře velké samovybíjení a stav, kdy samovybíjení není malé nebo není, se obecně mění z dobrého na špatný. Stát, tento proces je nestabilní. Proto je nutné odclonit baterie s velkým samovybíjením a ponechat pouze baterii s malým samovybíjením (obecně je samovybíjení u kvalifikovaných výrobků malé a výrobce to změřil a problém je v tom, že na trh proudí mnoho nekvalifikovaných produktů).

Na základě malého samovybíjení vyberte série s podobnou kapacitou. I když výkon není identický, neovlivní to životnost baterie, ale ovlivní to funkční schopnost celé baterie. Například 15 baterií má kapacitu 20ah a pouze jedna baterie má kapacitu 18ah, takže celková kapacita této skupiny baterií může být pouze 18ah. Na konci používání bude baterie vybitá a ochranná deska bude chráněna. Napětí celé baterie je stále poměrně vysoké (protože napětí dalších 15 baterií je standardní a stále je elektřina). Ochranné napětí proti vybití celé sady baterií tedy může prozradit, zda je kapacita celé sady baterií stejná (za předpokladu, že každý článek baterie musí být plně nabit, když je celá sada baterií plně nabitá). Stručně řečeno, nevyvážená kapacita nemá vliv na životnost baterie, ale ovlivňuje pouze schopnosti celé skupiny, takže zkuste vybrat sestavu s podobným stupněm.

Sestavená baterie musí dosahovat dobrého ohmického přechodového odporu mezi elektrodami. Čím menší je přechodový odpor mezi drátem a elektrodou, tím lépe; jinak se elektroda se značným přechodovým odporem zahřeje. Toto teplo se přenese do vnitřku baterie podél elektrody a ovlivní životnost baterie. Projevem značného montážního odporu je samozřejmě značný úbytek napětí akumulátoru při stejném vybíjecím proudu. (Část poklesu napětí je vnitřní odpor článku a část je shromážděný přechodový odpor a odpor drátu)

Šesté, na výběru ochranné desky a použití nabíjení a vybíjení záleží

(Údaje jsou pro lithium-železo fosfátová baterie, princip běžné 3.7v baterie je stejný, ale informace se liší)

Účelem ochranné desky je chránit baterii před přebitím a nadměrným vybitím, zabránit vysokému proudu v poškození bouřky a vyrovnat napětí baterie, když je baterie plně nabitá (vyvažovací schopnost je obecně relativně malá, takže pokud je samovybíjecí deska ochrany baterie, je to výjimečně Je to náročné na vyvážení a existují také ochranné desky, které balancují v jakémkoli stavu, to znamená, že kompenzace se provádí od začátku nabíjení, což se zdá být velmi vzácné).

Pro životnost baterie se doporučuje, aby nabíjecí napětí baterie nikdy nepřekročilo 3.6 V, což znamená, že ochranné akční napětí ochranné desky není vyšší než 3.6 V a symetrické napětí se doporučuje 3.4V-3.5V (každý článek 3.4V byl nabit na více než 99 % baterie, odkazuje na statický stav, napětí se zvýší při nabíjení vysokým proudem). Napětí ochrany proti vybití baterie je obecně vyšší než 2.5 V (nad 2 V není velký problém, obecně je malá šance na jeho úplné vybití, takže tento požadavek není vysoký).

Doporučené maximální napětí nabíječky (posledním krokem nabíjení může být nejvyšší režim nabíjení konstantním napětím) je 3.5*, počet strun např. cca 56v na 16 řad. Obvykle lze nabíjení přerušit průměrem 3.4 V na článek (v podstatě plně nabitý), aby byla zaručena životnost baterie. Přesto, protože ochranná deska ještě nezačala vyvažovat, pokud má jádro baterie velké samovybíjení, bude se časem chovat jako celá skupina; kapacita postupně klesá. Proto je nutné pravidelně každou baterii nabíjet na 3.5v-3.6v (např. každý týden) a ponechat ji několik hodin (pokud je průměr větší než vyrovnávací startovací napětí), tím větší je samovybíjení , tím déle bude vyrovnání trvat. Samovybíjení Nadrozměrné baterie se obtížně vyvažují a je třeba je odstranit. Takže při výběru ochranné desky zkuste zvolit přepěťovou ochranu 3.6v a spusťte vyrovnání kolem 3.5v. (Většina přepěťových ochran na trhu je nad 3.8 V a rovnováha se tvoří nad 3.6 V). Volba vhodného symetrického startovacího napětí je důležitější než ochranné napětí, protože maximální napětí lze upravit úpravou maximálního napěťového limitu nabíječky (to znamená, že ochranná deska obvykle nemá šanci provádět vysokonapěťovou ochranu). Přesto předpokládejme, že vyvážené napětí je vysoké. V takovém případě se akumulátorová sada nemá šanci vyrovnat (pokud není nabíjecí napětí větší než rovnovážné napětí, ale to má vliv na životnost baterie), článek bude postupně klesat vlivem samovybíjecí kapacity (ideální článek s samovybíjení 0 neexistuje).

Schopnost trvalého vybíjecího proudu ochranné desky. To je to nejhorší, co se dá komentovat. Protože schopnost omezovat proud ochranné desky je nesmyslná. Například, pokud necháte trubici 75nf75 nadále procházet proudem 50A (v tuto chvíli je topný výkon asi 30W, alespoň dvě 60W v sérii se stejnou portovou deskou), pokud je k dispozici chladič dostatečný k rozptýlení teplo, není problém. Může být udržován na 50a nebo dokonce vyšší, aniž by došlo ke spálení trubky. Ale nemůžete říci, že tato ochranná deska může vydržet proud 50A, protože většina ochranných panelů každého je umístěna v bateriové skříni velmi blízko baterie nebo dokonce blízko. Proto tak vysoká teplota zahřeje baterii a zahřeje se. Problém je v tom, že smrtícím nepřítelem bouře je vysoká teplota.

Proto prostředí použití ochranné desky určuje, jak zvolit proudový limit (nikoli proudovou kapacitu ochranné desky samotné). Předpokládejme, že ochranná deska je vyjmuta z bateriového boxu. V takovém případě téměř každá ochranná deska s chladičem zvládne trvalý proud 50a nebo i vyšší (v tuto chvíli se bere v úvahu pouze kapacita ochranné desky a není třeba se obávat, že zvýšení teploty způsobí poškození článek baterie). Dále autor mluví o prostředí, které obvykle každý používá, ve stejně omezeném prostoru jako baterie. V tomto okamžiku je maximální topný výkon ochranné desky nejlépe řízen pod 10 W (pokud se jedná o malou ochrannou desku, potřebuje 5 W nebo méně, a velkoobjemová ochranná deska může být více než 10 W, protože má dobrý odvod tepla a teplota nebude příliš vysoká). Pokud jde o to, kolik je vhodné, doporučuje se pokračovat. Maximální teplota celé desky nepřesáhne 60 stupňů při použití proudu (nejlépe 50 stupňů). Teoreticky platí, že čím nižší je teplota ochranné desky, tím lépe a tím méně to ovlivní články.

Vzhledem k tomu, že stejná portová deska je zapojena do série s nabíjecím elektrickým mos, produkce tepla ve stejné situaci je dvojnásobná než u jiné portové desky. Pro stejný vývin tepla je pouze počet trubic čtyřikrát vyšší (za předpokladu stejného modelu mos). Vypočítejme, pokud je 50a trvalý proud, pak vnitřní odpor mos je dva miliohmy (k získání tohoto ekvivalentního vnitřního odporu je potřeba 5 trubic 75nf75) a topný výkon je 50*50*0.002=5w. V tuto chvíli je to možné (ve skutečnosti je mos aktuální kapacita 2 miliohmy vnitřní odpor větší než 100a, to není problém, ale teplo je velké). Pokud se jedná o stejnou portovou desku, je potřeba 4 2 miliohm vnitřní odpor mos (každé dva paralelní vnitřní odpor je jeden miliohm, a poté zapojeny do série, celkový vnitřní odpor je roven 2 milionům je použito 75 trubic, celkový počet je 20). Předpokládejme, že trvalý proud 100A umožňuje topný výkon 10W. V tom případě je potřeba vedení s vnitřním odporem 1 miliohm (přesný ekvivalentní vnitřní odpor lze samozřejmě získat paralelním zapojením MOS). Pokud je počet různých portů stále čtyřnásobný, pokud nepřetržitý proud 100 A stále umožňuje maximální topný výkon 5 W, pak lze použít pouze 0.5 miliohmovou trubici, což vyžaduje čtyřnásobné množství mos ve srovnání s nepřetržitým proudem 50 A, aby se generoval stejný výkon. množství tepla). Proto při použití ochranné desky volte desku se zanedbatelným vnitřním odporem pro snížení teploty. Pokud byl zjištěn vnitřní odpor, nechte desku a vnější teplo lépe odvádět. Vyberte si ochrannou desku a neposlouchejte trvalou proudovou kapacitu prodejce. Stačí se zeptat na celkový vnitřní odpor vybíjecího obvodu ochranné desky a sami si ho spočítat (zeptejte se, jaký typ elektronky je použit, jaké množství je použito a sami si zkontrolujte výpočet vnitřního odporu). Autor se domnívá, že pokud se vybije pod jmenovitým trvalým proudem prodejce, měl by být nárůst teploty ochranné desky poměrně vysoký. Proto je nejlepší zvolit ochrannou desku s odlehčením. (Řekněme 50a kontinuální, můžete použít 30a, potřebujete 50a konstantní, nejlepší je koupit 80a nominální kontinuální). Pro uživatele, kteří používají 48V CPU, se doporučuje, aby celkový vnitřní odpor ochranné desky nebyl větší než dva miliohmy.

Rozdíl mezi stejnou portovou deskou a jinou portovou deskou: stejná portová deska je stejná linka pro nabíjení a vybíjení a nabíjení i vybíjení jsou chráněny.

Různé porty jsou nezávislé na nabíjecích a vybíjecích linkách. Nabíjecí port chrání pouze před přebíjením při nabíjení a nechrání, pokud je vyjmut z nabíjecího portu (může se ale úplně vybít, ale aktuální kapacita nabíjecího portu je obecně relativně malá). Vybíjecí port chrání proti nadměrnému vybití během vybíjení. Pokud nabíjíte z vybíjecího portu, přebíjení není kryté (takže zpětné nabíjení CPU je zcela použitelné pro jinou desku portu. A zpětné nabíjení je menší než spotřeba energie, takže se nemusíte obávat přebíjení baterie kvůli reverznímu nabíjení. Pokud nevyjedete s plnou platbou, je to hned pár kilometrů z kopce. Pokud budete neustále spouštět reverzní nabíjení eabs, je možné baterii přebít, což neexistuje), ale pravidelné používání nabíjení Nikdy nenabíjejte z vybíjecího portu, pokud neustále nemonitorujete nabíjecí napětí (jako je dočasné nouzové vysokoproudé nabíjení u silnice, kterému můžete důvěřovat z vybíjecího portu a pokračujte v jízdě, aniž byste byli plně nabiti, nebojte se přebíjení)

Vypočítejte maximální trvalý proud vašeho motoru, vyberte baterii s vhodnou kapacitou nebo výkonem, která dokáže tento konstantní proud splnit, a nárůst teploty je řízen. Vnitřní odpor ochranné desky je co nejmenší. Nadproudová ochrana ochranné desky potřebuje pouze ochranu proti zkratu a jinou ochranu proti abnormálnímu použití (nepokoušejte se omezit proud požadovaný ovladačem nebo motorem omezením tahu ochranné desky). Protože pokud váš motor potřebuje proud 50a, nepoužijete ochrannou desku k určení proudu 40a, což způsobí častou ochranu. Náhlý výpadek napájení regulátoru snadno poškodí regulátor.

Sedmá, standardní analýza napětí lithium-iontových baterií

(1) Napětí naprázdno: odkazuje na napětí lithium-iontové baterie v nepracovním stavu. V tuto chvíli neprotéká žádný proud. Když je baterie plně nabitá, potenciální rozdíl mezi kladnými a zápornými elektrodami baterie je obvykle kolem 3.7 V a vysoká může dosáhnout 3.8 V;

(2) Napětí naprázdno odpovídá pracovní napětí, to znamená napětí lithium-iontové baterie v aktivním stavu. V této době teče proud. Protože má být překonán vnitřní odpor při protékání proudu, je provozní napětí vždy nižší než celkové napětí v okamžiku elektřiny;

(3) Koncové napětí: to znamená, že baterie by se neměla nadále vybíjet poté, co byla umístěna na určitou hodnotu napětí, která je určena strukturou lithium-iontové baterie, obvykle kvůli ochranné desce, napětí baterie, když vybíjení je ukončeno je asi 2.95V;

(4) Standardní napětí: V zásadě se standardní napětí nazývá také jmenovité napětí, které se týká očekávané hodnoty rozdílu potenciálu způsobeného chemickou reakcí kladných a záporných materiálů baterie. Jmenovité napětí lithium-iontové baterie je 3.7V. Je vidět, že standardní napětí je Standardní pracovní napětí;

Soudě podle napětí čtyř výše uvedených lithium-iontových baterií má napětí lithium-iontové baterie zapojené v pracovním stavu standardní napětí a pracovní napětí. V nepracovním stavu je napětí lithium-iontové baterie mezi napětím naprázdno a koncovým napětím kvůli lithium-iontové baterii. Chemickou reakci iontové baterie lze využít opakovaně. Proto, když je napětí lithium-iontové baterie na koncovém napětí, je nutné baterii nabít. Pokud se baterie delší dobu nenabíjí, její životnost se zkrátí nebo dokonce sešrotuje.