Prinsippet for 3.7V litiumbatteribeskyttelseskort - analyse av primær- og spenningsstandarder for litiumbatteri

Bredt utvalg av bruksområder for batterier

Hensikten med å utvikle høyteknologi er å gjøre den bedre til å tjene menneskeheten. Siden introduksjonen i 1990 har litium-ion-batterier økt på grunn av deres utmerkede ytelse og har blitt mye brukt i samfunnet. Litium-ion-batterier okkuperte raskt mange felt med uforlignelige fordeler fremfor andre batterier, som kjente mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, små videokameraer osv. Stadig flere land bruker dette batteriet til militære formål. Applikasjonen viser at litium-ion-batteriet er en ideell liten grønn strømkilde.

For det andre, hovedkomponentene i litium-ion-batterier

(1) Batterideksel

(2) Positivt elektrodeaktivt materiale er litiumkoboltoksid

(3) Diafragma - en spesiell komposittmembran

(4) Negativ elektrode - det aktive materialet er karbon

(5) Organisk elektrolytt

(6) Batterikasse

For det tredje, den overlegne ytelsen til litium-ion-batterier

(1) Høy arbeidsspenning

(2) Større spesifikk energi

(3) Lang levetid

(4) Lav selvutladningshastighet

(5) Ingen minneeffekt

(6) Ingen forurensning

Fire, litiumbatteritype og kapasitetsvalg

Beregn først den kontinuerlige strømmen som batteriet må gi basert på kraften til motoren din (krever faktisk kraft, og generelt tilsvarer kjørehastigheten en tilsvarende reell kraft). Anta for eksempel at motoren har en kontinuerlig strøm på 20a (1000w motor ved 48v). I så fall må batteriet gi 20a strøm i lang tid. Temperaturstigningen er grunn (selv om temperaturen er 35 grader ute om sommeren, kontrolleres batteritemperaturen best under 50 grader). I tillegg, hvis strømmen er 20a ved 48v, dobles overtrykket (96v, for eksempel CPU 3), og den kontinuerlige strømmen vil nå omtrent 50a. Hvis du liker å bruke overspenning over lengre tid, vennligst velg et batteri som kontinuerlig kan gi 50a strøm (fortsett å være oppmerksom på temperaturøkningen). Den kontinuerlige strømmen til stormen her er ikke den nominelle batteriutladingskapasiteten til selgeren. Kjøpmannen hevder at noen få C (eller hundrevis av ampere) er batteriets utladningskapasitet, og hvis det utlades ved denne strømmen, vil batteriet generere sterk varme. Hvis varmen ikke spres tilstrekkelig, vil batterilevetiden være kort. (Og batterimiljøet til våre elektriske kjøretøy er at batteriene stables opp og utlades. I utgangspunktet er det ingen hull igjen, og emballasjen er veldig tett, enn si hvordan man tvinger luftkjøling til å spre varme). Vårt bruksmiljø er svært tøft. Batteriutladningsstrømmen må reduseres for bruk. Evaluering av batteriutladningsstrømmen er å se hvor mye batteriets tilsvarende temperaturøkning er ved denne strømmen.

Det eneste prinsippet som diskuteres her er temperaturøkningen til batteriet under bruk (høy temperatur er litiumbatteriets dødelige fiende). Det er best å kontrollere batteritemperaturen under 50 grader. (Mellom 20-30 grader er best). Dette betyr også at dersom det er et litiumbatteri av kapasitetstype (utladet under 0.5C), krever en kontinuerlig utladningsstrøm på 20a en kapasitet på mer enn 40ah (selvfølgelig avhenger det mest avgjørende av batteriets indre motstand). Hvis det er et power-type litiumbatteri, er det vanlig å lade ut kontinuerlig i henhold til 1C. Selv A123 ultra-lav intern motstand strømtype litiumbatteri er vanligvis best å fjerne ved 1C (ikke mer enn 2C er bedre, 2C utladning kan bare brukes i en halv time, og det er ikke veldig nyttig). Valget av kapasitet avhenger av størrelsen på biloppbevaringsplassen, personlig utgiftsbudsjett og forventet spekter av bilaktiviteter. (Små evner krever generelt litiumbatteri av typen strøm)

5. Screening og montering av batterier

Det store tabuet med å bruke litiumbatterier i serie er den alvorlige ubalansen ved selvutlading av batterier. Så lenge alle er like ubalanserte er det greit. Problemet er at denne tilstanden er brått ustabil. Et godt batteri har liten selvutlading, en dårlig storm har stor selvutlading, og en tilstand der selvutladingen ikke er liten eller ikke endres generelt fra god til dårlig. State, denne prosessen er ustabil. Derfor er det nødvendig å sile ut batteriene med stor selvutlading og la bare batteriet være med liten selvutlading (vanligvis er selvutladingen av kvalifiserte produkter liten, og produsenten har målt det, og problemet er at mange ukvalifiserte produkter strømmer inn i markedet).

Basert på liten selvutladning, velg serier med tilsvarende kapasitet. Selv om strømmen ikke er identisk, vil det ikke påvirke batterilevetiden, men det vil påvirke funksjonsevnen til hele batteripakken. For eksempel har 15 batterier en kapasitet på 20ah, og bare ett batteri er 18ah, så den totale kapasiteten til denne gruppen batterier kan bare være 18ah. Ved slutten av bruken vil batteriet være dødt, og beskyttelsesbrettet vil være beskyttet. Spenningen på hele batteriet er fortsatt relativt høy (fordi spenningen til de andre 15 batteriene er standard, og det er fortsatt strøm). Derfor kan utladningsbeskyttelsesspenningen til hele batteripakken fortelle om kapasiteten til hele batteripakken er den samme (forutsatt at hver battericelle må være fulladet når hele batteripakken er fulladet). Kort sagt, den ubalanserte kapasiteten påvirker ikke batterilevetiden men påvirker kun hele gruppens evne, så prøv å velge en sammenstilling med tilsvarende grad.

Det sammensatte batteriet må oppnå god ohmsk kontaktmotstand mellom elektrodene. Jo mindre kontaktmotstand mellom ledningen og elektroden, jo bedre; ellers vil elektroden med en betydelig kontaktmotstand varmes opp. Denne varmen vil overføres til innsiden av batteriet langs elektroden og påvirke batteriets levetid. Selvfølgelig er manifestasjonen av den betydelige monteringsmotstanden det betydelige spenningsfallet til batteripakken under samme utladningsstrøm. (En del av spenningsfallet er den indre motstanden til cellen, og en del er den sammensatte kontaktmotstanden og ledningsmotstanden)

Seks, valg av beskyttelsestavle og bruk av lading og utlading er viktig

(Dataene er for litiumjernfosfatbatteri, prinsippet for det vanlige 3.7v-batteriet er det samme, men informasjonen er annerledes)

Formålet med beskyttelseskortet er å beskytte batteriet mot overlading og overutlading, forhindre at høy strøm skader stormen og balansere batterispenningen når batteriet er fulladet (balanseringsevnen er generelt relativt liten, så hvis det er en selvutladet batteribeskyttelseskort, det er eksepsjonelt Det er utfordrende å balansere, og det er også beskyttelseskort som balanserer i enhver tilstand, det vil si at kompensasjon utføres fra begynnelsen av ladingen, noe som ser ut til å være svært sjelden).

For levetiden til batteripakken anbefales det at batteriladespenningen ikke overstiger 3.6v til enhver tid, noe som betyr at beskyttelsesspenningen til beskyttelseskortet ikke er høyere enn 3.6v, og den balanserte spenningen anbefales å være 3.4v-3.5v (hver celle 3.4v har blitt ladet mer enn 99 % batteri, refererer til den statiske tilstanden, spenningen vil øke ved lading med høy strøm). Batteriutladningsbeskyttelsesspenningen er generelt over 2.5V (over 2V er ikke et stort problem, generelt er det liten sjanse for å bruke den helt tom for strøm, så dette kravet er ikke høyt).

Den anbefalte maksimale spenningen til laderen (det siste ladetrinnet kan være lademodusen for høyeste konstantspenning) er 3.5*, antall strenger, for eksempel ca. 56v for 16 rader. Vanligvis kan ladingen kuttes med et gjennomsnitt på 3.4v per celle (i utgangspunktet fulladet) for å garantere batterilevetiden. Likevel, fordi beskyttelsestavlen ennå ikke har begynt å balansere hvis batterikjernen har stor selvutlading, vil den oppføre seg som en hel gruppe over tid; kapasiteten avtar gradvis. Derfor er det nødvendig å regelmessig lade hvert batteri til 3.5v-3.6v (som hver uke) og holde det i noen timer (så lenge gjennomsnittet er større enn utjevningsstartspenningen), jo større selvutlading , jo lengre tid vil utjevningen ta. De selvutladede overdimensjonerte batteriene er vanskelige å balansere og må elimineres. Så når du velger et beskyttelseskort, prøv å velge 3.6v overspenningsvern og start utjevningen rundt 3.5v. (Det meste av overspenningsvernet på markedet er over 3.8v, og likevekten dannes over 3.6v). Å velge en passende balansert startspenning er viktigere enn beskyttelsesspenningen fordi den maksimale spenningen kan justeres ved å justere laderens maksimale spenningsgrense (det vil si at beskyttelseskortet vanligvis ikke har noen sjanse til å beskytte høyspent). Anta likevel at den balanserte spenningen er høy. I så fall har batteripakken ingen sjanse til å balansere (med mindre ladespenningen er større enn likevektsspenningen, men dette påvirker batterilevetiden), cellen vil gradvis avta på grunn av selvutladingskapasiteten (den ideelle cellen med en selvutladning på 0 eksisterer ikke).

Den kontinuerlige utladningsstrømmen til beskyttelseskortet. Dette er det verste å kommentere. Fordi beskyttelsesbrettets nåværende begrensende evne er meningsløs. For eksempel, hvis du lar et 75nf75-rør fortsette å passere 50a strøm (på dette tidspunktet er varmeeffekten ca. 30w, minst to 60w i serie med samme portbord), så lenge det er en kjøleribbe nok til å spre seg varme, det er ikke noe problem. Den kan holdes ved 50a eller enda høyere uten å brenne røret. Men du kan ikke si at dette beskyttelseskortet kan vare 50a strøm fordi de fleste av alles beskyttelsespaneler er plassert i batteriboksen veldig nær batteriet eller til og med nærme. Derfor vil en så høy temperatur varme opp batteriet og varme opp. Problemet er at høy temperatur er stormens dødelige fiende.

Derfor avgjør bruksmiljøet til beskyttelseskortet hvordan man velger strømgrensen (ikke gjeldende kapasitet til selve beskyttelseskortet). Anta at beskyttelseskortet er tatt ut av batteriboksen. I så fall kan nesten alle beskyttelseskort med kjøleribbe håndtere en kontinuerlig strøm på 50a eller enda høyere (på dette tidspunktet vurderes kun beskyttelseskortets kapasitet, og det er ingen grunn til å bekymre seg for temperaturøkningen som forårsaker skade på battericelle). Deretter snakker forfatteren om miljøet som alle vanligvis bruker, i det samme begrensede rommet som batteriet. På dette tidspunktet er den maksimale varmeeffekten til beskyttelseskortet best kontrollert under 10w (hvis det er et lite beskyttelseskort, trenger det 5w eller mindre, og et stort volum beskyttelseskort kan være mer enn 10w fordi det har god varmespredning og temperaturen vil ikke være for høy). Når det gjelder hvor mye som er passende, anbefales det å fortsette. Maksimal temperatur på hele brettet overstiger ikke 60 grader når det påføres strøm (50 grader er best). Teoretisk sett, jo lavere temperatur på beskyttelsesplaten er, jo bedre, og jo mindre vil det påvirke cellene.

Fordi det samme portbrettet er koblet i serie med den ladede elektriske mosen, er varmegenereringen i samme situasjon det dobbelte av det forskjellige portbrettet. For samme varmegenerering er bare antall rør fire ganger høyere (under forutsetningen av samme modell av mos). La oss beregne, hvis 50a kontinuerlig strøm, så er den interne motstanden 5 milliohm (75 75nf50 rør er nødvendig for å få denne tilsvarende indre motstanden), og varmeeffekten er 50*0.002*5=2w. På dette tidspunktet er det mulig (faktisk er den maksimale strømkapasiteten på 100 milliohm intern motstand mer enn 4a, det er ikke noe problem, men varmen er stor). Hvis det er samme portkort, trengs 2 2 milliohm intern motstand mos (hver to parallelle indre motstand er en milliohm, og deretter koblet i serie, den totale interne motstanden er lik 75 millioner 20 rør brukes, det totale antallet er 100). Anta at den kontinuerlige strømmen på 10a tillater at varmeeffekten er 1W. I så fall kreves en linje med en intern motstand på 100 milliohm (selvfølgelig kan den nøyaktige ekvivalente interne motstanden oppnås ved MOS-parallellkobling). Hvis antallet forskjellige porter fortsatt er fire ganger, hvis 5a kontinuerlig strøm fortsatt tillater maksimal 0.5w varmeeffekt, kan bare 50 milliohm rør brukes, noe som krever fire ganger mengden mos sammenlignet med 50a kontinuerlig strøm for å generere den samme mengde varme). Derfor, når du bruker beskyttelsesplaten, velg et brett med ubetydelig indre motstand for å redusere temperaturen. Hvis den indre motstanden er bestemt, vennligst la brettet og utvendig varme spre seg bedre. Velg beskyttelsestavlen og ikke lytt til selgerens kontinuerlige strømkapasitet. Bare spør den totale interne motstanden til utladningskretsen til beskyttelseskortet og beregn den selv (spør hvilken type rør som brukes, hvor mye mengde som brukes, og sjekk den interne motstandsberegningen selv). Forfatteren mener at dersom det utlades under selgers nominelle kontinuerlige strøm, bør temperaturstigningen på beskyttelsesplaten være relativt høy. Derfor er det best å velge en beskyttelsestavle med reduksjon. (Si 30a kontinuerlig, du kan bruke 50a, du trenger 80a konstant, det er best å kjøpe 48a nominell kontinuerlig). For brukere som bruker en XNUMXv CPU, anbefales det at den totale interne motstanden til beskyttelseskortet ikke er mer enn to milliohm.

Forskjellen mellom det samme portbrettet og det forskjellige portbrettet: samme portbrett er samme linje for lading og utlading, og både lading og utlading er beskyttet.

Det forskjellige portbrettet er uavhengig av lade- og losselinjene. Ladeporten beskytter kun mot overlading ved lading og beskytter ikke hvis den fjernes fra ladeporten (men den kan lades helt ut, men strømkapasiteten til ladeporten er generelt relativt liten). Utløpsporten beskytter mot overutladning under utladning. Hvis du lader fra utladningsporten, dekkes ikke overlading (så omvendt lading av CPU-en er fullt ut brukbar for det andre portkortet. Og omvendt lading er mindre enn energien som brukes, så ikke bekymre deg for overlading av batteri på grunn av omvendt lading Med mindre du går ut med full betaling er det noen kilometer nedover med en gang Hvis du fortsetter å starte eabs reverslading, er det mulig å overlade batteriet, som ikke finnes), men vanlig bruk av lading Lad aldri fra utløpsporten, med mindre du konstant overvåker ladespenningen (for eksempel midlertidig nødlading ved veikanten med høystrøm, kan du stole på fra utløpsporten, og fortsette å sykle uten å være fulladet, ikke bekymre deg for overlading)

Beregn den maksimale kontinuerlige strømmen til motoren din, velg et batteri med passende kapasitet eller effekt som kan møte denne konstante strømmen, og temperaturstigningen kontrolleres. Den indre motstanden til beskyttelsesplaten er så liten som mulig. Overstrømsbeskyttelsen til beskyttelseskortet trenger kun kortslutningsbeskyttelse og annen unormal bruksbeskyttelse (ikke prøv å begrense strømmen som kreves av kontrolleren eller motoren ved å begrense trekk av beskyttelseskortet). For hvis motoren din trenger 50a strøm, bruker du ikke beskyttelseskortet til å bestemme strømmen 40a, noe som vil forårsake hyppig beskyttelse. Det plutselige strømbruddet til kontrolleren vil lett skade kontrolleren.

Syv, spenningsstandardanalyse av litium-ion-batterier

(1) Åpen kretsspenning: refererer til spenningen til et litiumionbatteri i en ikke-fungerende tilstand. På dette tidspunktet flyter det ingen strøm. Når batteriet er fulladet, er potensialforskjellen mellom de positive og negative elektrodene på batteriet vanligvis rundt 3.7V, og den høye kan nå 3.8V;

(2) Tilsvarende åpen kretsspenning er arbeidsspenningen, det vil si spenningen til litiumionbatteriet i aktiv tilstand. På dette tidspunktet flyter det strøm. Fordi den indre motstanden når strømmen flyter skal overvinnes, er driftsspenningen alltid lavere enn den totale spenningen på tidspunktet for elektrisitet;

(3) Avslutningsspenning: det vil si at batteriet ikke skal fortsette å bli utladet etter å ha blitt plassert på en bestemt spenningsverdi, som bestemmes av strukturen til litiumionbatteriet, vanligvis på grunn av beskyttelsesplaten, batterispenningen når utladningen er avsluttet er ca 2.95V;

(4) Standardspenning: I prinsippet kalles standardspenningen også nominell spenning, som refererer til den forventede verdien av potensialforskjellen forårsaket av den kjemiske reaksjonen til de positive og negative materialene i batteriet. Merkespenningen til litium-ion-batteriet er 3.7V. Det kan sees at standardspenningen er Standard arbeidsspenning;

Ut fra spenningen til de fire litiumionbatteriene nevnt ovenfor, har spenningen til litiumionbatteriet som er involvert i arbeidstilstanden standard spenning og arbeidsspenning. I den ikke-fungerende tilstanden er spenningen til litium-ion-batteriet mellom åpen kretsspenning og sluttspenning på grunn av litium-ion-batteriet. Den kjemiske reaksjonen til ionebatteriet kan brukes gjentatte ganger. Derfor, når spenningen til litium-ion-batteriet er på termineringsspenningen, må batteriet lades. Hvis batteriet ikke lades over lang tid, vil batteriets levetid reduseres eller til og med kasseres.