Принцип плати захисту літієвої батареї 3.7 В - аналіз первинних стандартів і стандартів напруги літієвої батареї

Широкий діапазон використання акумуляторів

Мета розвитку високих технологій полягає в тому, щоб вони краще служили людству. З моменту свого впровадження в 1990 році літій-іонні батареї зросли завдяки своїй відмінній продуктивності і отримали широке застосування в суспільстві. Літій-іонні батареї швидко зайняли багато областей з незрівнянними перевагами перед іншими акумуляторами, такими як добре відомі мобільні телефони, ноутбуки, невеликі відеокамери тощо. Все більше країн використовують цей акумулятор у військових цілях. Додаток показує, що літій-іонний акумулятор є ідеальним невеликим зеленим джерелом живлення.

По-друге, основні компоненти літій-іонних акумуляторів

(1) Кришка акумулятора

(2) Позитивним електрод-активним матеріалом є оксид літію-кобальту

(3) Діафрагма - це спеціальна композитна мембрана

(4) Негативний електрод – активний матеріал – вуглець

(5) Органічний електроліт

(6) Корпус акумулятора

По-третє, чудова продуктивність літій-іонних акумуляторів

(1) Висока робоча напруга

(2) Більша питома енергія

(3) Тривалий термін служби

(4) Низька швидкість саморозряду

(5) Без ефекту пам’яті

(6) Відсутність забруднення

Чотири, тип літієвої батареї та вибір ємності

Спочатку розрахуйте безперервний струм, який повинен забезпечити акумулятор, виходячи з потужності вашого двигуна (потрібна фактична потужність, і, як правило, швидкість їзди відповідає відповідній реальній потужності). Наприклад, припустимо, що двигун має безперервний струм 20 а (двигун 1000 Вт при 48 В). У цьому випадку батарея повинна забезпечувати струм 20а протягом тривалого часу. Підвищення температури невелике (навіть якщо влітку на вулиці 35 градусів, температуру батареї краще контролювати нижче 50 градусів). Крім того, якщо струм становить 20 а при напрузі 48 В, надлишковий тиск подвоюється (96 В, наприклад CPU 3), і безперервний струм досягне приблизно 50 А. Якщо ви хочете використовувати перенапругу протягом тривалого часу, будь ласка, вибирайте акумулятор, який може безперервно видавати струм 50а (все одно зверніть увагу на підвищення температури). Безперервний струм шторму тут не є номінальною ємністю розряду акумулятора торговця. Продавець стверджує, що кілька С (або сотні ампер) є розрядною ємністю батареї, і якщо її розрядити на цьому струмі, акумулятор буде сильно нагріватися. Якщо тепло не розсіюється належним чином, термін служби батареї буде коротким. (І середовище батареї наших електромобілів полягає в тому, що батареї накопичуються і розряджаються. В основному не залишається жодних щілин, а упаковка дуже щільна, не кажучи вже про те, як примусово охолоджувати повітря, щоб розсіювати тепло). Наше середовище використання дуже суворе. Для використання необхідно зменшити розрядний струм акумулятора. Оцінка здатності струму розряду батареї полягає в тому, щоб побачити, наскільки відповідне підвищення температури батареї є при цьому струмі.

Єдиний принцип, який тут обговорюється, — це підвищення температури батареї під час використання (висока температура — смертельний ворог літієвої батареї). Найкраще контролювати температуру акумулятора нижче 50 градусів. (Найкраще від 20 до 30 градусів). Це також означає, що якщо це літієва батарея ємності (розряджена нижче 0.5 C), безперервний струм розряду 20 a вимагає ємності більше 40 Ah (звичайно, найважливіше залежить від внутрішнього опору батареї). Якщо це літієва батарея силового типу, її прийнято розряджати безперервно за 1С. Навіть літієву батарею типу A123 з наднизьким внутрішнім опором зазвичай найкраще знімати при температурі 1C (краще не більше 2C, розряд 2C можна використовувати лише півгодини, і це не дуже корисно). Вибір місткості залежить від розміру місця для зберігання автомобіля, бюджету особистих витрат і очікуваного діапазону діяльності автомобіля. (Невелика здатність зазвичай вимагає літієвої батареї типу живлення)

5. Огляд і складання батарей

Велике табу на використання літієвих батарей послідовно - це серйозний дисбаланс саморозряду батареї. Поки всі однаково неврівноважені, це нормально. Проблема в тому, що цей стан різко нестабільний. Хороший акумулятор має невеликий саморозряд, поганий шторм має великий саморозряд, а стан, коли саморозряд не малий чи ні, зазвичай змінюється з хорошого на поганий. Стан, цей процес нестабільний. Тому необхідно відсіяти батареї з великим саморозрядом і залишити лише акумулятор з малим саморозрядом (загалом, саморозряд у кваліфікованих продуктів невеликий, і виробник його виміряв, і проблема в тому, що на ринок надходить багато некваліфікованої продукції).

Виходячи з малого саморозряду, виберіть серію з такою ж потужністю. Навіть якщо потужність не однакова, це не вплине на термін служби батареї, але вплине на функціональні можливості всього акумулятора. Наприклад, 15 батарей мають ємність 20 Ah, і тільки одна батарея має ємність 18 Ah, тому загальна ємність цієї групи батарей може становити лише 18 Ah. Після закінчення використання батарея розрядиться, а плата захисту буде захищена. Напруга всієї батареї все ще відносно висока (оскільки напруга інших 15 батарей стандартне, а електрика ще є). Таким чином, напруга захисту від розряду всього акумулятора може визначити, чи однакова ємність всього акумулятора (за умови, що кожен елемент акумулятора повинен бути повністю заряджений, коли весь акумулятор повністю заряджений). Коротше кажучи, незбалансована ємність не впливає на термін служби батареї, а впливає лише на здатність всієї групи, тому намагайтеся вибрати збірку з подібним ступенем.

Зібрана батарея повинна мати хороший омічний контактний опір між електродами. Чим менше контактний опір між дротом і електродом, тим краще; інакше електрод зі значним контактним опором буде нагріватися. Це тепло буде передаватися всередину батареї вздовж електрода і впливати на термін служби батареї. Звичайно, проявом значного опору збірки є значне падіння напруги акумуляторної батареї при однаковому струмі розряду. (Частиною падіння напруги є внутрішній опір елемента, а частина - зібраний контактний опір і опір проводу)

По-шосте, має значення вибір плати захисту та використання зарядки та розрядки

(Дані наведені для літій-залізо-фосфатний акумулятор, принцип роботи звичайної батареї 3.7v такий же, а інформація інша)

Метою захисної плати є захист батареї від надмірного заряду та розрядження, запобігання пошкодженню сильного струму від шторму та збалансування напруги акумулятора, коли акумулятор повністю заряджений (здатність балансування, як правило, відносно невелика, тому якщо є Плата захисту саморозрядної батареї, вона виключно складна для балансування, а також є плати захисту, які балансують у будь-якому стані, тобто компенсація виконується з початку зарядки, що здається дуже рідко).

Протягом терміну служби акумуляторної батареї рекомендується, щоб напруга зарядки акумулятора не перевищувала 3.6 В, що означає, що напруга захисної дії захисної плати не перевищує 3.6 В, а збалансована напруга рекомендується 3.4v-3.5v (кожен елемент 3.4v був заряджений більше ніж на 99% батареї, відноситься до статичного стану, напруга буде зростати при зарядці великим струмом). Напруга захисту від розряду батареї, як правило, вище 2.5 В (вище 2 В не є великою проблемою, як правило, є мало шансів використовувати його повністю без живлення, тому ця вимога невисока).

Рекомендована максимальна напруга зарядного пристрою (останнім кроком зарядки може бути режим зарядки з найвищою постійною напругою) становить 3.5*, кількість рядків, наприклад близько 56 В для 16 рядів. Зазвичай зарядку можна відключити на рівні 3.4 В на елемент (в основному повністю заряджений), щоб гарантувати термін служби акумулятора. Проте, оскільки плата захисту ще не почала балансувати, якщо ядро ​​батареї має великий саморозряд, з часом вона буде вести себе як ціла група; ємність поступово зменшується. Тому необхідно регулярно заряджати кожну батарею до 3.5-3.6 В (наприклад, щотижня) і тримати її кілька годин (поки середня буде більше початкової напруги вирівнювання), тим більше саморозряд. , тим довше триватиме вирівнювання. Саморозрядні батареї великого розміру важко збалансувати і їх потрібно вилучити. Тому, вибираючи плату захисту, спробуйте вибрати захист від перенапруги 3.6 В і почніть вирівнювання близько 3.5 В. (Більшість засобів захисту від перенапруги на ринку вище 3.8 В, а рівновага формується вище 3.6 В). Вибір відповідної збалансованої пускової напруги важливіший, ніж захисна напруга, оскільки максимальну напругу можна регулювати, регулюючи граничну напругу зарядного пристрою (тобто плата захисту зазвичай не має шансів зробити високовольтний захист). Однак припустимо, що симметрична напруга висока. У цьому випадку акумуляторна батарея не має шансів збалансуватися (якщо напруга зарядки не перевищує рівноважну напругу, але це впливає на термін служби батареї), елемент буде поступово зменшуватися через ємність саморозряду (ідеальний елемент з саморозряду 0 не існує).

Можливість безперервного струму розряду захисної плати. Це найгірше коментувати. Тому що поточна обмежувальна здатність плати захисту безглузда. Наприклад, якщо ви дозволите трубці 75nf75 продовжувати пропускати струм 50а (на даний момент потужність нагріву становить близько 30 Вт, принаймні два по 60 Вт послідовно з тією ж портовою платою), доки є радіатор, достатній для розсіювання тепла, проблем немає. Його можна підтримувати на рівні 50a або навіть вище, не спалюючи трубку. Але не можна сказати, що ця захисна плата витримує струм 50 А, тому що більшість захисних панелей розміщені в батарейному ящику дуже близько або навіть близько. Тому така висока температура буде нагрівати батарею і нагріватися. Проблема в тому, що висока температура є смертельним ворогом шторму.

Таким чином, середовище використання плати захисту визначає, як вибрати обмеження струму (а не поточну потужність самої плати захисту). Припустимо, захисну плату вийняли з батарейного відсіку. У цьому випадку практично будь-яка захисна плата з радіатором може витримувати безперервний струм 50 А або навіть вище (наразі враховується тільки ємність плати захисту, і немає необхідності турбуватися про підвищення температури, що може призвести до пошкодження елемент батареї). Далі автор розповідає про середовище, яким зазвичай користуються всі, в тому ж замкнутому просторі, що й акумулятор. У цей час максимальну потужність нагріву захисної плати найкраще регулювати нижче 10 Вт (якщо це невелика захисна плата, їй потрібно 5 Вт або менше, а плата захисту великого об’єму може бути більше 10 Вт, оскільки вона має гарне тепловідведення і температура не буде занадто високою). Щодо того, наскільки доцільно, то рекомендується продовжувати. Максимальна температура всієї плати не перевищує 60 градусів при подачі струму (краще 50 градусів). Теоретично, чим нижче температура захисної плати, тим краще, і тим менше вона вплине на осередки.

Оскільки одна і та ж плата порту з’єднана послідовно з зарядною електричною мережею, вироблення тепла в тій самій ситуації вдвічі більше, ніж у різних портових платах. Для тієї ж самої теплогенерації тільки кількість трубок в чотири рази більше (за умови тієї ж моделі mos). Давайте обчислимо, якщо безперервний струм 50a, то внутрішній опір mos становить два міліома (для отримання цього еквівалентного внутрішнього опору потрібно 5 трубок 75nf75), а потужність нагріву 50*50*0.002=5w. На даний момент це можливо (насправді, потужність струму mos 2 міліома внутрішнього опору більше 100 А, це не проблема, але тепло велике). Якщо це та сама портова плата, потрібно 4 2 міліома внутрішнього опору mos (кожні два паралельних внутрішніх опору становлять один міліом, а потім з’єднані послідовно, загальний внутрішній опір дорівнює 2 мільйонам використовується 75 трубок, загальна кількість 20). Припустимо, що безперервний струм 100а дозволяє потужності нагріву становити 10 Вт. У цьому випадку потрібна лінія з внутрішнім опором 1 міліом (звичайно, точний еквівалентний внутрішній опір можна отримати за допомогою паралельного з’єднання МОП). Якщо кількість різних портів все ще в чотири рази, якщо безперервний струм 100a все ще дозволяє максимальну потужність нагріву 5 Вт, тоді можна використовувати лише трубку 0.5 міліома, що вимагає в чотири рази більшої кількості mos порівняно з безперервним струмом 50 a для генерування того самого кількість тепла). Тому при використанні захисної плати вибирайте плату з незначним внутрішнім опором для зниження температури. Якщо внутрішній опір було визначено, дайте платі та зовнішньому тепло розсіюватися краще. Виберіть плату захисту і не слухайте безперервну потужність струму продавця. Просто запитайте загальний внутрішній опір ланцюга розряду захисної плати та розрахуйте його самостійно (запитайте, який тип трубки використовується, скільки використовується, і перевірте розрахунок внутрішнього опору самостійно). Автор вважає, що якщо його розрядити при номінальному безперервному струмі продавця, підвищення температури захисної плати має бути відносно високим. Тому найкраще вибрати захисну плату зі зниженими характеристиками. (Скажімо, 50a безперервно, ви можете використовувати 30a, вам потрібна постійна 50a, найкраще купити 80a номінально безперервно). Для користувачів, які використовують ЦП 48 В, рекомендується, щоб загальний внутрішній опір плати захисту становив не більше двох міліом.

Різниця між однією портовою платою та різною портовою платою: одна й та сама портова плата є однією і тією ж лінією для зарядки та розрядки, і зарядка та розрядка захищені.

Різна портова плата не залежить від ліній зарядки та розрядки. Порт зарядки захищає лише від перезарядження під час зарядки і не захищає, якщо його вилучити з порту зарядки (але він може повністю розрядитися, але поточна ємність порту зарядки, як правило, відносно мала). Розрядний порт захищає від надмірного розряду під час розрядження. Якщо заряджання здійснюється від розрядного порту, перезарядка не покривається (тому зворотна зарядка ЦП повністю використовується для інших плат порту. І зворотний заряд менший, ніж споживана енергія, тому не турбуйтеся про перезарядку акумулятор через зворотну зарядку. Якщо ви не підете з повною оплатою, це відразу кілька кілометрів вниз. Якщо ви продовжуєте починати зворотну зарядку eabs, можливо перезарядити акумулятор, якого немає), але регулярне використання зарядки Ніколи не заряджайте від порту розряду, якщо ви постійно не контролюєте напругу зарядки (наприклад, тимчасова придорожня аварійна високострумова зарядка, ви можете довіряти розрядному порту та продовжувати їздити без повної зарядки, не турбуйтеся про перезарядку)

Розрахуйте максимальний безперервний струм вашого двигуна, виберіть батарею з відповідною ємністю або потужністю, яка може відповідати цьому постійному струму, і підвищення температури контролюється. Внутрішній опір захисної плати якомога менший. Захист захисної плати від перевантаження по струму потребує лише захисту від короткого замикання та іншого захисту від ненормального використання (не намагайтеся обмежити струм, необхідний контролеру або двигуну, обмежуючи тягу захисної плати). Тому що якщо вашому двигуну потрібен струм 50а, ви не використовуєте плату захисту для визначення струму 40а, що спричинить часту захист. Раптове відключення живлення контролера легко пошкодить контролер.

Сім, стандартний аналіз напруги літій-іонних акумуляторів

(1) Напруга холостого ланцюга: відноситься до напруги літій-іонної батареї в неробочому стані. У цей час струм не протікає. Коли акумулятор повністю заряджений, різниця потенціалів між позитивним і негативним електродами акумулятора зазвичай становить близько 3.7 В, а висока може досягати 3.8 В;

(2) Напрузі холостого ходу відповідає робоча напруга, тобто напруга літій-іонної батареї в активному стані. У цей час протікає струм. Оскільки внутрішній опір при протіканні струму необхідно подолати, робоча напруга завжди нижча за загальну напругу в момент подачі електроенергії;

(3) Напруга завершення: тобто акумулятор не повинен продовжувати розряджатися після встановлення певного значення напруги, яке визначається структурою літій-іонного акумулятора, зазвичай через захисну пластину, напруга батареї, коли розряд припиняється становить близько 2.95 В;

(4) Стандартна напруга: в принципі, стандартна напруга також називається номінальною напругою, яка відноситься до очікуваного значення різниці потенціалів, викликаної хімічною реакцією позитивних і негативних матеріалів батареї. Номінальна напруга літій-іонного акумулятора становить 3.7 В. Видно, що стандартна напруга — це Стандартна робоча напруга;

Судячи з напруги чотирьох літій-іонних батарей, згаданих вище, напруга літій-іонної батареї, яка знаходиться в робочому стані, має стандартну напругу та робочу напругу. У неробочому стані напруга літій-іонної батареї знаходиться між напругою розімкненого ланцюга та кінцевою напругою через літій-іонний акумулятор. Хімічна реакція іонної батареї може бути використана багаторазово. Тому, коли напруга літій-іонної батареї досягає кінцевої напруги, акумулятор необхідно зарядити. Якщо акумулятор не заряджати протягом тривалого часу, термін служби батареї буде скорочений або навіть зруйнований.