Princíp ochrannej dosky 3.7V lítiovej batérie - analýza primárnych a napäťových štandardov lítiovej batérie

Široké možnosti využitia batérií

Účelom vývoja špičkových technológií je, aby lepšie slúžili ľudstvu. Od svojho uvedenia v roku 1990 sa počet lítium-iónových batérií vďaka ich vynikajúcemu výkonu zvýšil a sú široko používané v spoločnosti. Lítium-iónové batérie rýchlo obsadili mnohé polia s neporovnateľnými výhodami oproti iným batériám, ako sú známe mobilné telefóny, notebooky, malé videokamery atď. Stále viac krajín používa túto batériu na vojenské účely. Aplikácia ukazuje, že lítium-iónová batéria je ideálnym malým zeleným zdrojom energie.

Po druhé, hlavné komponenty lítium-iónových batérií

(1) Kryt batérie

(2) Pozitívny elektródovo aktívny materiál je oxid lítny a kobaltnatý

(3) Membrána – špeciálna kompozitná membrána

(4) Záporná elektróda – aktívnym materiálom je uhlík

(5) Organický elektrolyt

(6) Puzdro na batériu

Po tretie, vynikajúci výkon lítium-iónových batérií

(1) Vysoké pracovné napätie

(2) Väčšia merná energia

(3) Dlhá životnosť cyklu

(4) Nízka rýchlosť samovybíjania

(5) Žiadny pamäťový efekt

(6) Žiadne znečistenie

Štyri, výber typu lítiovej batérie a kapacity

Najprv vypočítajte trvalý prúd, ktorý musí batéria poskytnúť, na základe výkonu vášho motora (vyžaduje skutočný výkon a vo všeobecnosti rýchlosť jazdy zodpovedá zodpovedajúcemu skutočnému výkonu). Predpokladajme napríklad, že motor má trvalý prúd 20a (1000W motor pri 48V). V takom prípade musí batéria dlhodobo poskytovať prúd 20A. Nárast teploty je plytký (aj keď je v lete vonku 35 stupňov, teplota batérie je najlepšie kontrolovať pod 50 stupňov). Okrem toho, ak je prúd 20a pri 48v, pretlak sa zdvojnásobí (96v, ako CPU 3) a trvalý prúd dosiahne asi 50a. Ak chcete dlhodobo používať prepätie, vyberte si batériu, ktorá dokáže nepretržite poskytovať prúd 50A (stále dávajte pozor na nárast teploty). Nepretržitý prúd búrky tu nie je nominálna kapacita vybitia batérie obchodníka. Obchodník tvrdí, že niekoľko C (alebo stoviek ampérov) je kapacita vybíjania batérie, a ak sa vybíja týmto prúdom, batéria generuje silné teplo. Ak teplo nie je dostatočne odvádzané, životnosť batérie bude krátka. (A prostredie batérií našich elektrických vozidiel je také, že batérie sa hromadia a vybíjajú. V podstate nezostali žiadne medzery a obal je veľmi tesný, nehovoriac o tom, ako prinútiť chladenie vzduchom, aby odvádzalo teplo). Naše prostredie používania je veľmi drsné. Pred použitím je potrebné znížiť vybíjací prúd batérie. Vyhodnotenie schopnosti vybíjacieho prúdu batérie je zistiť, o koľko je zodpovedajúci nárast teploty batérie pri tomto prúde.

Jediným princípom, o ktorom sa tu diskutuje, je nárast teploty batérie počas používania (vysoká teplota je smrteľným nepriateľom životnosti lítiovej batérie). Najlepšie je kontrolovať teplotu batérie pod 50 stupňov. (Najlepšie je 20-30 stupňov). To tiež znamená, že ak ide o lítiovú batériu kapacitného typu (vybíjaná pod 0.5C), trvalý vybíjací prúd 20a vyžaduje kapacitu viac ako 40ah (samozrejme, to najdôležitejšie závisí od vnútorného odporu batérie). Ak ide o lítiovú batériu napájacieho typu, je zvykom nepretržité vybíjanie podľa 1C. Dokonca aj lítiovú batériu typu A123 s ultra-nízkym vnútorným odporom je zvyčajne najlepšie vybrať pri 1 °C (nie viac ako 2 °C je lepšie, vybíjanie 2 °C možno použiť len pol hodiny a nie je to veľmi užitočné). Výber kapacity závisí od veľkosti úložného priestoru auta, rozpočtu osobných výdavkov a predpokladaného rozsahu aktivít auta. (Malá schopnosť vo všeobecnosti vyžaduje lítiovú batériu typu napájania)

5. Tienenie a montáž batérií

Veľkým tabu používania lítiových batérií v sérii je silná nerovnováha samovybíjania batérií. Pokiaľ sú všetci rovnako nevyrovnaní, je to v poriadku. Problém je, že tento stav je náhle nestabilný. Dobrá batéria má malé samovybíjanie, zlá búrka veľké samovybíjanie a stav, kedy samovybíjanie nie je malé alebo nie, sa vo všeobecnosti mení z dobrého na zlý. Štát, tento proces je nestabilný. Preto je potrebné batérie s veľkým samovybíjaním odtieniť a ponechať len batériu s malým samovybíjaním (vo všeobecnosti je samovybíjanie u kvalifikovaných výrobkov malé a výrobca to zmeral a problém je v tom, že na trh prúdi veľa nekvalifikovaných produktov).

Na základe malého samovybíjania vyberte série s podobnou kapacitou. Aj keď výkon nie je rovnaký, neovplyvní to životnosť batérie, ale ovplyvní funkčnú schopnosť celej batérie. Napríklad 15 batérií má kapacitu 20ah a len jedna batéria má kapacitu 18ah, takže celková kapacita tejto skupiny batérií môže byť len 18ah. Na konci používania bude batéria vybitá a ochranná doska bude chránená. Napätie celej batérie je stále pomerne vysoké (pretože napätie ostatných 15 batérií je štandardné a stále je tam elektrina). Ochranné napätie proti vybitiu celého akumulátora teda dokáže povedať, či je kapacita celého akumulátora rovnaká (za predpokladu, že každý článok akumulátora musí byť plne nabitý, keď je celý akumulátor úplne nabitý). Nevyvážená kapacita skrátka nemá vplyv na výdrž batérie, ale ovplyvňuje iba schopnosti celej skupiny, preto skúste zvoliť zostavu s podobným stupňom.

Zostavená batéria musí dosiahnuť dobrý ohmický kontaktný odpor medzi elektródami. Čím menší je prechodový odpor medzi drôtom a elektródou, tým lepšie; v opačnom prípade sa elektróda s výrazným prechodovým odporom zahreje. Toto teplo sa prenesie do vnútra batérie pozdĺž elektródy a ovplyvní životnosť batérie. Samozrejme, prejavom značného montážneho odporu je výrazný pokles napätia akumulátora pri rovnakom vybíjacom prúde. (Časť poklesu napätia je vnútorný odpor článku a časť je spojený prechodový odpor a odpor drôtu)

Šesť, záleží na výbere ochrannej dosky a používaní nabíjania a vybíjania

(Údaje sú pre lítium-železofosfátová batéria, princíp bežnej 3.7v batérie je rovnaký, ale informácie sú odlišné)

Účelom ochrannej dosky je chrániť batériu pred prebitím a nadmerným vybitím, zabrániť vysokému prúdu pred poškodením búrky a vyrovnať napätie batérie, keď je batéria úplne nabitá (vyvažovacia schopnosť je vo všeobecnosti relatívne malá, takže ak existuje samovybíjacia doska ochrany batérie, je výnimočne náročná na vyváženie a existujú aj ochranné dosky, ktoré balansujú v akomkoľvek stave, to znamená, že kompenzácia sa vykonáva od začiatku nabíjania, čo sa zdá byť veľmi zriedkavé).

Pre životnosť batérie sa odporúča, aby nabíjacie napätie batérie kedykoľvek neprekročilo 3.6 V, čo znamená, že ochranné akčné napätie ochrannej dosky nie je vyššie ako 3.6 V a vyvážené napätie sa odporúča 3.4 V-3.5 V (každý článok 3.4 V bol nabitý na viac ako 99 % batérie, odkazuje na statický stav, napätie sa zvýši pri nabíjaní vysokým prúdom). Napätie ochrany proti vybitiu batérie je vo všeobecnosti vyššie ako 2.5 V (vyššie ako 2 V nie je veľký problém, vo všeobecnosti je malá šanca na úplné vybitie batérie, takže táto požiadavka nie je vysoká).

Odporúčané maximálne napätie nabíjačky (posledným krokom nabíjania môže byť režim nabíjania s najvyšším konštantným napätím) je 3.5*, počet strún, napríklad cca 56v na 16 radov. Zvyčajne je možné prerušiť nabíjanie v priemere o 3.4 V na článok (v podstate plne nabité), aby sa zaručila životnosť batérie. Napriek tomu, pretože ochranná doska ešte nezačala vyrovnávať, ak má jadro batérie veľké samovybíjanie, bude sa časom správať ako celá skupina; kapacita postupne klesá. Preto je potrebné pravidelne každú batériu nabíjať na 3.5v-3.6v (ako napríklad každý týždeň) a ponechať ju niekoľko hodín (pokiaľ je priemer väčší ako vyrovnávacie štartovacie napätie), tým väčšie je samovybíjanie , tým dlhšie bude vyrovnávanie trvať. Samovybíjanie Nadrozmerné batérie je ťažké vyvážiť a je potrebné ich odstrániť. Takže pri výbere ochrannej dosky skúste zvoliť 3.6V prepäťovú ochranu a spustite vyrovnávanie okolo 3.5V. (Väčšina prepäťových ochrán na trhu je nad 3.8 V a rovnováha sa vytvorí nad 3.6 V). Voľba vhodného symetrického štartovacieho napätia je dôležitejšia ako ochranné napätie, pretože maximálne napätie je možné upraviť nastavením maximálneho napäťového limitu nabíjačky (to znamená, že ochranná doska zvyčajne nemá možnosť vykonávať vysokonapäťovú ochranu). Napriek tomu predpokladajme, že vyvážené napätie je vysoké. V takom prípade sa akumulátorová súprava nemá šancu vyrovnať (pokiaľ nie je nabíjacie napätie väčšie ako rovnovážne napätie, ale to má vplyv na životnosť batérie), v dôsledku samovybíjacej kapacity bude článok postupne klesať (ideálny článok s samovybíjanie 0 neexistuje).

Schopnosť nepretržitého vybíjacieho prúdu ochrannej dosky. Toto je to najhoršie, čo treba komentovať. Pretože schopnosť ochrannej dosky obmedzovať prúd je nezmyselná. Napríklad, ak necháte elektrónku 75nf75 naďalej prechádzať prúdom 50 A (v súčasnosti je vykurovací výkon približne 30 W, najmenej dve 60 W v sérii s rovnakou doskou portu), pokiaľ je k dispozícii dostatočný chladič na rozptýlenie teplo, nie je problém. Môže byť udržiavaný na 50a alebo dokonca vyššom bez spálenia trubice. Nedá sa však povedať, že táto ochranná doska vydrží prúd 50A, pretože väčšina ochranných panelov každého z nás je umiestnená v batériovej skrinke veľmi blízko batérie alebo dokonca blízko. Preto takáto vysoká teplota zahreje batériu a zahreje. Problémom je, že vysoká teplota je smrteľným nepriateľom búrky.

Preto prostredie použitia ochrannej dosky určuje, ako zvoliť prúdový limit (nie prúdovú kapacitu samotnej ochrannej dosky). Predpokladajme, že ochranná doska je vybratá z batériovej skrinky. V takom prípade takmer každá ochranná doska s chladičom zvládne nepretržitý prúd 50a alebo aj vyšší (v súčasnosti sa berie do úvahy iba kapacita ochrannej dosky a nie je potrebné sa obávať, že zvýšenie teploty spôsobí poškodenie batériový článok). Ďalej autor hovorí o prostredí, ktoré zvyčajne každý používa, v rovnakom obmedzenom priestore ako batéria. V súčasnosti je maximálny vykurovací výkon ochrannej dosky najlepšie regulovaný pod 10 W (ak ide o malú ochrannú dosku, potrebuje 5 W alebo menej a veľkoobjemová ochranná doska môže mať viac ako 10 W, pretože má dobrý odvod tepla. a teplota nebude príliš vysoká). Pokiaľ ide o to, koľko je vhodné, odporúča sa pokračovať. Maximálna teplota celej dosky nepresiahne 60 stupňov pri privedení prúdu (najlepšie 50 stupňov). Teoreticky, čím nižšia je teplota ochrannej dosky, tým lepšie a tým menej to ovplyvní bunky.

Pretože tá istá portová doska je zapojená do série s nabíjacím elektrickým mos, generovanie tepla v rovnakej situácii je dvojnásobné ako pri inej portovej doske. Pri rovnakom generovaní tepla je iba počet rúrok štyrikrát vyšší (podľa predpokladu rovnakého modelu mos). Vypočítajme, ak je 50a trvalý prúd, potom je vnútorný odpor mos dva miliohmy (na získanie tohto ekvivalentného vnútorného odporu je potrebných 5 trubíc 75nf75) a vykurovací výkon je 50*50*0.002=5w. V tejto chvíli je to možné (v skutočnosti je mos prúdová kapacita 2 miliohmy vnútorný odpor viac ako 100a, nie je to žiadny problém, ale teplo je veľké). Ak ide o rovnakú portovú dosku, je potrebný vnútorný odpor 4 2 miliohmy (každé dva paralelné vnútorný odpor je jeden miliohm, a potom zapojené do série, celkový vnútorný odpor sa rovná 2 miliónom 75 elektrónok je použitých, celkový počet je 20). Predpokladajme, že nepretržitý prúd 100 A umožňuje vykurovací výkon 10 W. Vtedy je potrebné vedenie s vnútorným odporom 1 miliohm (samozrejme presný ekvivalentný vnútorný odpor sa dá získať paralelným zapojením MOS). Ak je počet rôznych portov stále štvornásobný, ak nepretržitý prúd 100 A stále umožňuje maximálny vykurovací výkon 5 W, potom je možné použiť iba 0.5 miliohmovú trubicu, čo si vyžaduje štvornásobné množstvo mos v porovnaní s nepretržitým prúdom 50 A na vytvorenie rovnakého množstvo tepla). Preto pri použití ochrannej dosky zvoľte na zníženie teploty dosku so zanedbateľným vnútorným odporom. Ak bol stanovený vnútorný odpor, nechajte dosku a vonkajšie teplo lepšie rozptýliť. Vyberte si ochrannú dosku a nepočúvajte nepretržitú prúdovú kapacitu predajcu. Spýtajte sa na celkový vnútorný odpor výbojového obvodu ochrannej dosky a vypočítajte si ho sami (spýtajte sa, aký typ trubice sa používa, aké množstvo sa používa a skontrolujte si výpočet vnútorného odporu sami). Autor sa domnieva, že ak sa vybíja pod menovitým trvalým prúdom predajcu, nárast teploty ochrannej dosky by mal byť relatívne vysoký. Preto je najlepšie zvoliť ochrannú dosku so znížením výkonu. (Povedzme 50a nepretržitý, môžete použiť 30a, potrebujete konštantný 50a, najlepšie je kúpiť 80a nominálny nepretržitý). Pre používateľov, ktorí používajú 48V CPU, sa odporúča, aby celkový vnútorný odpor ochrannej dosky nebol väčší ako dva miliohmy.

Rozdiel medzi rovnakou portovou doskou a inou portovou doskou: rovnaká portová doska je rovnaká linka na nabíjanie a vybíjanie a nabíjanie aj vybíjanie sú chránené.

Rôzne porty sú nezávislé od nabíjacích a vybíjacích vedení. Nabíjací port chráni iba pred prebitím pri nabíjaní a nechráni, ak sa z nabíjacieho portu vyberie (môže sa však úplne vybiť, ale súčasná kapacita nabíjacieho portu je vo všeobecnosti relatívne malá). Vybíjací otvor chráni pred nadmerným vybitím počas vybíjania. Ak sa nabíja z vybíjacieho portu, nadmerné nabíjanie nie je kryté (takže spätné nabíjanie CPU je úplne použiteľné pre inú dosku portu. A spätné nabíjanie je menšie ako spotreba energie, takže sa nemusíte báť prebitia batérie kvôli spätnému nabíjaniu.Pokiaľ nevyjdete s plnou platbou, je to hneď niekoľko kilometrov dole kopcom.Ak budete neustále spúšťať spätné nabíjanie eabs, je možné prebiť batériu, čo neexistuje), ale pravidelné používanie nabíjania Nikdy nenabíjať z vybíjacieho portu, pokiaľ neustále nemonitorujete nabíjacie napätie (ako napríklad dočasné núdzové vysokoprúdové nabíjanie, ktorému môžete dôverovať z vybíjacieho portu a pokračovať v jazde bez úplného nabitia, nemusíte sa obávať prebíjania)

Vypočítajte maximálny trvalý prúd vášho motora, vyberte batériu s vhodnou kapacitou alebo výkonom, ktorá dokáže tento konštantný prúd splniť, a nárast teploty je riadený. Vnútorný odpor ochrannej dosky je čo najmenší. Nadprúdová ochrana ochrannej dosky potrebuje iba ochranu proti skratu a inú ochranu proti abnormálnemu použitiu (nesnažte sa obmedziť prúd požadovaný ovládačom alebo motorom obmedzením ťahu ochrannej dosky). Pretože ak váš motor potrebuje prúd 50a, nepoužívate ochrannú dosku na určenie prúdu 40a, čo spôsobí častú ochranu. Náhly výpadok napájania ovládača ľahko poškodí ovládač.

Sedem, štandardná analýza napätia lítium-iónových batérií

(1) Napätie otvoreného obvodu: označuje napätie lítium-iónovej batérie v nefunkčnom stave. V tomto čase netečie žiadny prúd. Keď je batéria úplne nabitá, potenciálny rozdiel medzi kladnými a zápornými elektródami batérie je zvyčajne okolo 3.7 V a vysoký môže dosiahnuť 3.8 V;

(2) Napätiu naprázdno zodpovedá pracovné napätie, to znamená napätie lítium-iónovej batérie v aktívnom stave. V tomto čase tečie prúd. Pretože sa má prekonať vnútorný odpor pri pretekaní prúdu, prevádzkové napätie je vždy nižšie ako celkové napätie v čase elektriny;

(3) Koncové napätie: to znamená, že batéria by sa nemala naďalej vybíjať po umiestnení na konkrétnu hodnotu napätia, ktorá je určená štruktúrou lítium-iónovej batérie, zvyčajne v dôsledku ochrannej dosky, napätia batérie, keď vybíjanie je ukončené je asi 2.95V;

(4) Štandardné napätie: Štandardné napätie sa v zásade nazýva aj menovité napätie, ktoré sa vzťahuje na očakávanú hodnotu potenciálneho rozdielu spôsobeného chemickou reakciou kladných a záporných materiálov batérie. Menovité napätie lítium-iónovej batérie je 3.7V. Je vidieť, že štandardné napätie je štandardné pracovné napätie;

Podľa napätia štyroch lítium-iónových batérií uvedených vyššie má napätie lítium-iónovej batérie v prevádzkovom stave štandardné napätie a pracovné napätie. V nefunkčnom stave je napätie lítium-iónovej batérie medzi napätím naprázdno a koncovým napätím kvôli lítium-iónovej batérii. Chemickú reakciu iónovej batérie je možné použiť opakovane. Preto, keď je napätie lítium-iónovej batérie na úrovni koncového napätia, musí sa batéria nabiť. Ak sa batéria dlhší čas nenabíja, jej životnosť sa zníži alebo sa dokonca zlikviduje.