Principen för 3.7V litiumbatteriskyddskort - analys av primära och spänningsstandarder för litiumbatterier

Brett användningsområde för batterier

Syftet med att utveckla högteknologi är att göra den bättre för mänskligheten. Sedan introduktionen 1990 har litiumjonbatterier ökat på grund av deras utmärkta prestanda och har använts flitigt i samhället. Litiumjonbatterier ockuperade snabbt många områden med ojämförliga fördelar gentemot andra batterier, såsom välkända mobiltelefoner, bärbara datorer, små videokameror etc. Fler och fler länder använder detta batteri för militära ändamål. Applikationen visar att litiumjonbatteriet är en idealisk liten grön strömkälla.

För det andra, de viktigaste komponenterna i litiumjonbatterier

(1) Batterilucka

(2) Positivt elektrodaktivt material är litiumkoboltoxid

(3) Diafragma - ett speciellt kompositmembran

(4) Negativ elektrod - det aktiva materialet är kol

(5) Organisk elektrolyt

(6) Batteriväska

För det tredje, den överlägsna prestandan hos litiumjonbatterier

(1) Hög arbetsspänning

(2) Större specifik energi

(3) Lång livslängd

(4) Låg självurladdningshastighet

(5) Ingen minneeffekt

(6) Ingen förorening

Fyra, val av litiumbatterityp och kapacitet

Beräkna först den kontinuerliga ström som batteriet behöver ge baserat på kraften i din motor (kräver faktisk effekt, och generellt motsvarar körhastigheten en motsvarande verklig effekt). Anta till exempel att motorn har en kontinuerlig ström på 20a (1000w motor vid 48v). I så fall behöver batteriet ge en 20a ström under lång tid. Temperaturstegringen är ytlig (även om temperaturen är 35 grader ute på sommaren, kontrolleras batteritemperaturen bäst under 50 grader). Dessutom, om strömmen är 20a vid 48v, fördubblas övertrycket (96v, såsom CPU 3), och den kontinuerliga strömmen kommer att nå cirka 50a. Om du gillar att använda överspänning under en längre tid, välj ett batteri som kontinuerligt kan ge 50a ström (var fortfarande uppmärksam på temperaturökningen). Stormens kontinuerliga ström här är inte handlarens nominella batteriurladdningskapacitet. Köpmannen hävdar att några C (eller hundratals ampere) är batteriets urladdningskapacitet, och om det laddas ur med denna ström kommer batteriet att generera kraftig värme. Om värmen inte avleds tillräckligt blir batteritiden kortfattad. (Och batterimiljön i våra elfordon är att batterierna staplas upp och laddas ur. I princip lämnas inga luckor, och förpackningen är väldigt tät, än mindre hur man tvingar luftkylning att avleda värme). Vår användningsmiljö är mycket hård. Batteriets urladdningsström måste reduceras för användning. Att utvärdera batteriets urladdningsströmkapacitet är att se hur mycket batteriets motsvarande temperaturökning är vid denna ström.

Den enda principen som diskuteras här är batteriets temperaturökning under användning (hög temperatur är litiumbatteriets dödliga fiende). Det är bäst att kontrollera batteritemperaturen under 50 grader. (Mellan 20-30 grader är bäst). Detta betyder också att om det är ett litiumbatteri av kapacitetstyp (urladdat under 0.5C) så kräver en kontinuerlig urladdningsström på 20a en kapacitet på mer än 40ah (det mest avgörande beror givetvis på batteriets inre motstånd). Om det är ett power-typ litiumbatteri är det vanligt att ladda ur kontinuerligt enligt 1C. Även A123-batteriet med ultralågt internt motstånd är vanligtvis bäst att ta bort vid 1C (inte mer än 2C är bättre, 2C-urladdning kan bara användas i en halvtimme, och det är inte särskilt användbart). Valet av kapacitet beror på storleken på bilförvaringsutrymmet, personliga utgiftsbudget och det förväntade utbudet av bilaktiviteter. (Liten förmåga kräver i allmänhet litiumbatteri av typen ström)

5. Avskärmning och montering av batterier

Det stora tabut med att använda litiumbatterier i serie är den allvarliga obalansen i batteriets självurladdning. Så länge alla är lika obalanserade är det okej. Problemet är att detta tillstånd är plötsligt instabilt. Ett bra batteri har en liten självurladdning, en dålig storm har en stor självurladdning, och ett tillstånd där självurladdningen inte är liten eller inte ändras generellt från bra till dålig. State, denna process är instabil. Därför är det nödvändigt att sålla bort batterierna med stor självurladdning och lämna endast batteriet med liten självurladdning (i allmänhet är självurladdningen av kvalificerade produkter liten, och tillverkaren har mätt det, och problemet är att många okvalificerade produkter strömmar in på marknaden).

Baserat på liten självurladdning, välj serier med liknande kapacitet. Även om strömmen inte är identisk kommer det inte att påverka batteritiden, men det kommer att påverka funktionsförmågan hos hela batteripaketet. Till exempel har 15 batterier en kapacitet på 20ah, och bara ett batteri är 18ah, så den totala kapaciteten för denna grupp av batterier kan bara vara 18ah. Vid slutet av användningen kommer batteriet att vara dött och skyddsbrädan kommer att skyddas. Spänningen på hela batteriet är fortfarande relativt hög (eftersom spänningen på de andra 15 batterierna är standard, och det finns fortfarande el). Därför kan urladdningsskyddsspänningen för hela batteripaketet avgöra om kapaciteten för hela batteripaketet är densamma (förutsatt att varje battericell måste vara fulladdad när hela batteripaketet är fulladdat). Kort sagt, den obalanserade kapaciteten påverkar inte batteritiden utan påverkar bara hela gruppens förmåga, så försök välja en montering med liknande grad.

Det sammansatta batteriet måste uppnå bra ohmskt kontaktmotstånd mellan elektroderna. Ju mindre kontaktresistans mellan tråden och elektroden, desto bättre; annars kommer elektroden med ett betydande kontaktmotstånd att värmas upp. Denna värme kommer att överföras till insidan av batteriet längs elektroden och påverka batteriets livslängd. Naturligtvis är manifestationen av det betydande monteringsmotståndet det betydande spänningsfallet för batteripaketet under samma urladdningsström. (En del av spänningsfallet är cellens inre resistans, och en del är det sammansatta kontaktresistansen och trådresistansen)

Sex, val av skyddstavla och användning av laddning och urladdning

(Datan är för litiumjärnfosfatbatteri, principen för det vanliga 3.7v-batteriet är densamma, men informationen är annorlunda)

Syftet med skyddskortet är att skydda batteriet från överladdning och överurladdning, förhindra att hög ström skadar stormen och balansera batterispänningen när batteriet är fulladdat (balanseringsförmågan är i allmänhet relativt liten, så om det finns en självurladdat batteriskyddskort, det är exceptionellt Det är utmanande att balansera, och det finns också skyddskort som balanserar i vilket tillstånd som helst, det vill säga kompensation utförs från början av laddningen, vilket verkar vara mycket sällsynt).

För batteripaketets livslängd rekommenderas att batteriladdningsspänningen inte överstiger 3.6v vid något tillfälle, vilket betyder att skyddskortets skyddsspänning inte är högre än 3.6v, och den balanserade spänningen rekommenderas att vara 3.4v-3.5v (varje cell 3.4v har laddats mer än 99 % batteri, hänvisar till det statiska tillståndet, spänningen kommer att öka vid laddning med hög ström). Batteriets urladdningsskyddsspänning är i allmänhet över 2.5V (över 2V är inte ett stort problem, i allmänhet finns det liten chans att använda det helt utan ström, så detta krav är inte högt).

Den rekommenderade maximala spänningen för laddaren (det sista steget i laddningen kan vara det högsta konstantspänningsladdningsläget) är 3.5*, antalet strängar, till exempel cirka 56v för 16 rader. Vanligtvis kan laddningen avbrytas med i genomsnitt 3.4v per cell (i princip fulladdat) för att garantera batteritiden. Ändå, eftersom skyddstavlan ännu inte har börjat balansera om batterikärnan har en stor självurladdning, kommer den att bete sig som en hel grupp över tiden; kapaciteten minskar gradvis. Därför är det nödvändigt att regelbundet ladda varje batteri till 3.5v-3.6v (som varje vecka) och behålla det i några timmar (så länge som medelvärdet är större än utjämningsstartspänningen), desto större blir självurladdningen , desto längre tid tar utjämningen. De självurladdande överdimensionerade batterierna är svåra att balansera och måste tas bort. Så när du väljer skyddskort, försök att välja 3.6v överspänningsskydd och starta utjämningen runt 3.5v. (Det mesta av överspänningsskyddet på marknaden är över 3.8v, och jämvikten bildas över 3.6v). Att välja en lämplig balanserad startspänning är viktigare än skyddsspänningen eftersom maxspänningen kan justeras genom att justera laddarens maximala spänningsgräns (det vill säga skyddskortet har vanligtvis ingen chans att göra högspänningsskydd). Antag ändå att den balanserade spänningen är hög. I så fall har batteripaketet ingen chans att balansera (såvida inte laddningsspänningen är större än jämviktsspänningen, men detta påverkar batteriets livslängd), cellen kommer gradvis att minska på grund av självurladdningskapaciteten (den idealiska cellen med en självurladdning på 0 finns inte).

Skyddskortets förmåga till kontinuerlig urladdningsström. Det här är det värsta att kommentera. Eftersom skyddsbrädans nuvarande begränsande förmåga är meningslös. Till exempel, om du låter ett 75nf75-rör fortsätta att passera 50a ström (vid denna tidpunkt är värmeeffekten cirka 30w, minst två 60w i serie med samma portkort), så länge det finns en kylfläns tillräckligt för att avleda värme, det är inga problem. Den kan hållas vid 50a eller ännu högre utan att bränna röret. Men man kan inte säga att detta skyddskort klarar 50a ström eftersom de flesta av allas skyddspaneler är placerade i batterilådan väldigt nära batteriet eller till och med nära. Därför kommer en så hög temperatur att värma batteriet och värma upp. Problemet är att hög temperatur är stormens dödliga fiende.

Därför avgör skyddskortets användningsmiljö hur man väljer strömgränsen (inte själva skyddskortets nuvarande kapacitet). Anta att skyddskortet tas ut ur batterilådan. I så fall kan nästan alla skyddskort med kylfläns hantera en kontinuerlig ström på 50a eller till och med högre (för närvarande beaktas endast skyddskortets kapacitet, och det finns ingen anledning att oroa sig för att temperaturhöjningen orsakar skador på battericell). Därefter berättar författaren om miljön som alla brukar använda, i samma trånga utrymme som batteriet. För närvarande kontrolleras skyddskortets maximala värmeeffekt bäst under 10w (om det är ett litet skyddskort behöver det 5w eller mindre, och ett skyddskort med stor volym kan vara mer än 10w eftersom det har bra värmeavledning och temperaturen blir inte för hög). När det gäller hur mycket som är lämpligt rekommenderas att fortsätta. Maxtemperaturen på hela kortet överstiger inte 60 grader när ström appliceras (50 grader är bäst). Teoretiskt, ju lägre temperatur skyddsbrädan har, desto bättre och desto mindre kommer det att påverka cellerna.

Eftersom samma portkort är anslutet i serie med den laddande elektriska mosen, är värmegenereringen i samma situation dubbelt så stor som för olika portkort. För samma värmegenerering är bara antalet rör fyra gånger högre (under förutsättningen av samma modell av mos). Låt oss beräkna, om 50a kontinuerlig ström, så är mos interna resistans två milliohm (5 75nf75-rör behövs för att få detta ekvivalenta inre motstånd), och värmeeffekten är 50*50*0.002=5w. Vid denna tidpunkt är det möjligt (i själva verket är mosströmkapaciteten på 2 milliohm internt motstånd mer än 100a, det är inga problem, men värmen är stor). Om det är samma portkort behövs 4 2 milliohm intern resistans mos (varje två parallella inre resistans är en milliohm, och sedan kopplade i serie, det totala interna motståndet är lika med 2 miljoner 75 rör används, det totala antalet är 20). Antag att den 100a kontinuerliga strömmen tillåter värmeeffekten att vara 10w. I så fall krävs en linje med ett internt motstånd på 1 milliohm (naturligtvis kan exakt ekvivalent inre resistans erhållas genom MOS-parallellkoppling). Om antalet olika portar fortfarande är fyra gånger, om den kontinuerliga strömmen på 100a fortfarande tillåter maximal 5w värmeeffekt, kan endast 0.5 milliohm rör användas, vilket kräver fyra gånger mängden mos jämfört med 50a kontinuerlig ström för att generera samma mängd värme). Därför, när du använder skyddsbrädan, välj en bräda med försumbar inre motstånd för att minska temperaturen. Om det interna motståndet har bestämts, låt brädet och den yttre värmen avleda bättre. Välj skyddstavla och lyssna inte på säljarens kontinuerliga strömkapacitet. Fråga bara det totala interna motståndet för urladdningskretsen på skyddskortet och beräkna det själv (fråga vilken typ av rör som används, hur mycket mängd som används och kontrollera den interna resistansberäkningen själv). Författaren anser att om det urladdas under säljarens nominella kontinuerliga ström bör temperaturhöjningen på skyddsbrädan vara relativt hög. Därför är det bäst att välja en skyddstavla med nedstämpling. (Säg 50a kontinuerlig, du kan använda 30a, du behöver 50a konstant, det är bäst att köpa 80a nominell kontinuerlig). För användare som använder en 48v CPU, rekommenderas att skyddskortets totala interna resistans inte är mer än två milliohm.

Skillnaden mellan samma portkort och olika portkort: samma portkort är samma linje för laddning och urladdning, och både laddning och urladdning är skyddade.

Det olika hamnkortet är oberoende av laddnings- och urladdningslinjerna. Laddningsporten skyddar endast från överladdning vid laddning och skyddar inte om den tas bort från laddningsporten (men den kan laddas ur helt, men laddningsportens nuvarande kapacitet är generellt sett relativt liten). Utloppsporten skyddar mot överurladdning under urladdning. Om laddning från urladdningsporten täcks inte överladdning (så den omvända laddningen av processorn är helt användbar för de olika portkorten. Och den omvända laddningen är mindre än energin som används, så oroa dig inte för att överladdningen batteri på grund av omvänd laddning. Om du inte går ut med full betalning är det några kilometer nerför direkt. Om du fortsätter att starta eabs omvänd laddning går det att överladda batteriet, vilket inte finns), men regelbunden användning av laddning Ladda aldrig från urladdningsporten, såvida du inte ständigt övervakar laddningsspänningen (som tillfällig nödladdning vid vägkanten med hög ström, kan du lita på från urladdningsporten och fortsätta att åka utan att vara fulladdad, oroa dig inte för överladdning)

Beräkna den maximala kontinuerliga strömmen för din motor, välj ett batteri med lämplig kapacitet eller effekt som kan möta denna konstanta ström, och temperaturökningen kontrolleras. Skyddsbrädans inre motstånd är så litet som möjligt. Överströmsskyddet på skyddskortet behöver bara kortslutningsskydd och annat skydd mot onormal användning (försök inte begränsa strömmen som krävs av styrenheten eller motorn genom att begränsa skyddskortets drag). För om din motor behöver 50a ström, använder du inte skyddskortet för att bestämma strömmen 40a, vilket kommer att orsaka frekvent skydd. Det plötsliga strömavbrottet hos styrenheten kommer lätt att skada styrenheten.

Sju, spänningsstandardanalys av litiumjonbatterier

(1) Öppen kretsspänning: hänvisar till spänningen hos ett litiumjonbatteri i ett icke-fungerande tillstånd. För närvarande flyter ingen ström. När batteriet är fulladdat är potentialskillnaden mellan batteriets positiva och negativa elektroder vanligtvis runt 3.7V, och den höga kan nå 3.8V;

(2) Motsvarar tomgångsspänningen är arbetsspänningen, det vill säga spänningen hos litiumjonbatteriet i aktivt tillstånd. Vid denna tidpunkt flyter det ström. Eftersom det interna motståndet när strömmen flyter ska övervinnas är driftspänningen alltid lägre än den totala spänningen vid tidpunkten för elektricitet;

(3) Avslutningsspänning: det vill säga batteriet ska inte fortsätta att laddas ur efter att ha placerats vid ett specifikt spänningsvärde, vilket bestäms av litiumjonbatteriets struktur, vanligtvis på grund av skyddsplattan, batterispänningen när urladdningen avslutas är ca 2.95V;

(4) Standardspänning: I princip kallas standardspänningen även märkspänningen, vilket hänvisar till det förväntade värdet av potentialskillnaden som orsakas av den kemiska reaktionen av batteriets positiva och negativa material. Märkspänningen för litiumjonbatteriet är 3.7V. Det kan ses att standardspänningen är Standard arbetsspänning;

Att döma av spänningen hos de fyra litiumjonbatterierna som nämns ovan har spänningen hos litiumjonbatteriet som är involverat i arbetstillståndet standardspänning och arbetsspänning. I det icke-fungerande tillståndet ligger spänningen hos litiumjonbatteriet mellan öppen kretsspänning och slutspänning på grund av litiumjonbatteriet. Den kemiska reaktionen av jonbatteriet kan användas upprepade gånger. Därför, när spänningen för litiumjonbatteriet är vid termineringsspänningen, måste batteriet laddas. Om batteriet inte laddas under en längre tid kommer batteriets livslängd att förkortas eller till och med skrotas.