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Prinzip der 3.7-V-Lithiumbatterie-Schutzplatinenanalyse von Primär- und Spannungsstandards von Lithiumbatterien

10 Oktober, 2021

By hoppt

Breites Einsatzspektrum von Batterien

Der Zweck der Entwicklung von Hochtechnologie besteht darin, sie der Menschheit besser zu dienen. Seit ihrer Einführung im Jahr 1990 haben Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hervorragenden Leistung zugenommen und sind in der Gesellschaft weit verbreitet. Lithium-Ionen-Batterien eroberten schnell viele Bereiche mit unvergleichlichen Vorteilen gegenüber anderen Batterien, wie z. B. bekannte Mobiltelefone, Notebooks, kleine Videokameras usw. Immer mehr Länder verwenden diese Batterie für militärische Zwecke. Die Anwendung zeigt, dass die Lithium-Ionen-Batterie eine ideale kleine Ökostromquelle ist.

Zweitens die Hauptkomponenten von Lithium-Ionen-Batterien

(1) Batterieabdeckung

(2) Das aktive Material der positiven Elektrode ist Lithiumkobaltoxid

(3) Diaphragma – eine spezielle Verbundmembran

(4) Negative Elektrode – das aktive Material ist Kohlenstoff

(5) Organischer Elektrolyt

(6) Batteriefach

Drittens die überlegene Leistung von Lithium-Ionen-Batterien

(1) Hohe Betriebsspannung

(2) Größere spezifische Energie

(3) Lange Lebensdauer

(4) Niedrige Selbstentladungsrate

(5) Kein Memory-Effekt

(6) Keine Verschmutzung

Vier, Lithiumbatterietyp und Kapazitätsauswahl

Berechnen Sie zunächst den Dauerstrom, den der Akku liefern muss, basierend auf der Leistung Ihres Motors (erfordert tatsächliche Leistung, und in der Regel entspricht die Fahrgeschwindigkeit einer entsprechenden tatsächlichen Leistung). Angenommen, der Motor hat einen Dauerstrom von 20 A (1000-W-Motor bei 48 V). In diesem Fall muss die Batterie lange Zeit einen Strom von 20 A liefern. Der Temperaturanstieg ist gering (selbst wenn die Außentemperatur im Sommer 35 Grad beträgt, wird die Akkutemperatur am besten unter 50 Grad geregelt). Wenn der Strom 20 A bei 48 V beträgt, verdoppelt sich der Überdruck (96 V, z. B. CPU 3), und der Dauerstrom erreicht etwa 50 A. Wenn Sie längere Zeit Überspannung verwenden möchten, wählen Sie bitte eine Batterie, die dauerhaft 50 A Strom liefern kann (achten Sie trotzdem auf den Temperaturanstieg). Der Dauerstrom des Gewitters ist hier nicht die nominelle Batterieentladekapazität des Händlers. Der Händler behauptet, dass ein paar C (oder Hunderte von Ampere) die Batterieentladekapazität ist, und wenn sie mit diesem Strom entladen wird, erzeugt die Batterie starke Hitze. Wenn die Wärme nicht ausreichend abgeführt wird, wird die Akkulaufzeit knapp. (Und die Batterieumgebung unserer Elektrofahrzeuge ist, dass die Batterien gestapelt und entladen werden. Grundsätzlich bleiben keine Lücken übrig, und die Verpackung ist sehr eng, geschweige denn, wie man Luftkühlung erzwingt, um Wärme abzuleiten). Unsere Nutzungsumgebung ist sehr rau. Der Batterieentladestrom muss für den Gebrauch herabgesetzt werden. Die Bewertung der Batterieentladestromfähigkeit dient dazu, zu sehen, wie hoch der entsprechende Temperaturanstieg der Batterie bei diesem Strom ist.

Das einzige hier diskutierte Prinzip ist der Temperaturanstieg der Batterie während des Gebrauchs (hohe Temperaturen sind der tödliche Feind der Lebensdauer von Lithiumbatterien). Es ist am besten, die Batterietemperatur unter 50 Grad zu kontrollieren. (Zwischen 20-30 Grad ist am besten). Das bedeutet auch, dass wenn es sich um eine Lithiumbatterie vom Kapazitätstyp handelt (Entladung unter 0.5 C), ein Dauerentladestrom von 20 A eine Kapazität von mehr als 40 Ah erfordert (das Entscheidende hängt natürlich vom Innenwiderstand der Batterie ab). Wenn es sich um eine Lithiumbatterie vom Leistungstyp handelt, ist es üblich, kontinuierlich gemäß 1C zu entladen. Selbst die A123-Lithiumbatterie mit ultraniedrigem Innenwiderstand ist normalerweise am besten bei 1 C zu entfernen (nicht mehr als 2 C ist besser, 2 C-Entladung kann nur für eine halbe Stunde verwendet werden und ist nicht sehr nützlich). Die Wahl der Kapazität hängt von der Größe des Autostellplatzes, dem persönlichen Ausgabenbudget und dem erwarteten Umfang der Autoaktivitäten ab. (Kleine Fähigkeit erfordert im Allgemeinen eine Lithiumbatterie vom Typ Power)

5. Screening und Montage von Batterien

Das große Tabu bei der Verwendung von Lithiumbatterien in Reihe ist das starke Ungleichgewicht der Batterieselbstentladung. Solange alle gleich unausgeglichen sind, ist es in Ordnung. Das Problem ist, dass dieser Zustand schlagartig instabil wird. Eine gute Batterie hat eine kleine Selbstentladung, ein schwerer Sturm hat eine große Selbstentladung, und ein Zustand, in dem die Selbstentladung nicht klein oder nicht gering ist, ändert sich im Allgemeinen von gut zu schlecht. Zustand, dieser Prozess ist instabil. Daher ist es notwendig, die Batterien mit großer Selbstentladung auszusortieren und nur die Batterie mit geringer Selbstentladung zu belassen (im Allgemeinen ist die Selbstentladung qualifizierter Produkte gering, und der Hersteller hat sie gemessen, und das Problem ist, dass viele unqualifizierte Produkte strömen auf den Markt).

Wählen Sie aufgrund der geringen Selbstentladung Serien mit ähnlicher Kapazität aus. Auch eine nicht identische Leistung hat keinen Einfluss auf die Akkulaufzeit, jedoch auf die Funktionsfähigkeit des gesamten Akkupacks. Beispielsweise haben 15 Batterien eine Kapazität von 20 Ah, und nur eine Batterie hat 18 Ah, sodass die Gesamtkapazität dieser Batteriegruppe nur 18 Ah betragen kann. Am Ende der Verwendung ist die Batterie leer und die Schutzplatte wird geschützt. Die Spannung der gesamten Batterie ist noch relativ hoch (weil die Spannung der anderen 15 Batterien Standard ist, und es gibt immer noch Strom). Daher kann die Entladungsschutzspannung des gesamten Batteriepakets erkennen, ob die Kapazität des gesamten Batteriepakets gleich ist (vorausgesetzt, dass jede Batteriezelle vollständig geladen werden muss, wenn das gesamte Batteriepaket vollständig geladen ist). Kurz gesagt, die unausgeglichene Kapazität wirkt sich nicht auf die Akkulaufzeit aus, sondern nur auf die Fähigkeit der gesamten Gruppe. Versuchen Sie also, eine Baugruppe mit ähnlichem Grad zu wählen.

Die zusammengesetzte Batterie muss einen guten ohmschen Übergangswiderstand zwischen den Elektroden erreichen. Je kleiner der Übergangswiderstand zwischen Draht und Elektrode, desto besser; Andernfalls erwärmt sich die Elektrode mit einem erheblichen Kontaktwiderstand. Diese Wärme wird entlang der Elektrode ins Innere der Batterie übertragen und beeinträchtigt die Lebensdauer der Batterie. Ausdruck des erheblichen Montagewiderstandes ist natürlich der deutliche Spannungsabfall des Akkupacks bei gleichem Entladestrom. (Ein Teil des Spannungsabfalls ist der Innenwiderstand der Zelle und ein Teil ist der zusammengesetzte Kontaktwiderstand und Drahtwiderstand)

Sechstens, die Auswahl der Schutzplatine und die Verwendung beim Laden und Entladen sind wichtig

(Die Daten sind für die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie, das Prinzip der gewöhnlichen 3.7-V-Batterie ist das gleiche, aber die Informationen sind unterschiedlich)

Der Zweck der Schutzplatine besteht darin, die Batterie vor Überladung und Tiefentladung zu schützen, zu verhindern, dass hoher Strom den Sturm beschädigt, und die Batteriespannung auszugleichen, wenn die Batterie voll aufgeladen ist (die Ausgleichsfähigkeit ist im Allgemeinen relativ gering, wenn also eine selbstentladende Batterieschutzplatine, es ist außergewöhnlich schwer auszugleichen, und es gibt auch Schutzplatinen, die in jedem Zustand ausgleichen, d.h. die Kompensation wird vom Beginn des Ladevorgangs an durchgeführt, was sehr selten zu sein scheint).

Für die Lebensdauer des Akkus wird empfohlen, dass die Akkuladespannung zu keinem Zeitpunkt 3.6 V überschreitet, was bedeutet, dass die Schutzspannung der Schutzplatine nicht höher als 3.6 V ist und die ausgeglichene Spannung empfohlen wird 3.4 V-3.5 V (jede Zelle 3.4 V wurde zu mehr als 99 % geladen Batterie, bezieht sich auf den statischen Zustand, die Spannung steigt beim Laden mit hohem Strom). Die Batterieentladeschutzspannung liegt im Allgemeinen über 2.5 V (über 2 V ist kein großes Problem, im Allgemeinen besteht kaum eine Chance, sie vollständig ohne Strom zu verwenden, daher ist diese Anforderung nicht hoch).

Die empfohlene maximale Spannung des Ladegeräts (der letzte Ladeschritt kann der Lademodus mit der höchsten Konstantspannung sein) beträgt 3.5 *, die Anzahl der Strings, z. B. etwa 56 V für 16 Reihen. Normalerweise kann der Ladevorgang bei durchschnittlich 3.4 V pro Zelle (im Grunde voll geladen) unterbrochen werden, um die Batterielebensdauer zu gewährleisten. Da die Schutzplatte noch nicht begonnen hat, sich auszugleichen, wenn der Batteriekern eine große Selbstentladung aufweist, verhält sie sich im Laufe der Zeit als ganze Gruppe; Die Kapazität nimmt allmählich ab. Daher ist es notwendig, jede Batterie regelmäßig auf 3.5 V bis 3.6 V aufzuladen (z. B. jede Woche) und einige Stunden lang zu halten (solange der Durchschnitt größer als die Ausgleichsstartspannung ist), je größer die Selbstentladung ist , desto länger dauert der Ausgleich. Die Selbstentladung Oversized-Akkus sind schwer auszugleichen und müssen eliminiert werden. Versuchen Sie also bei der Auswahl einer Schutzplatine, einen 3.6-V-Überspannungsschutz zu wählen, und beginnen Sie den Ausgleich bei etwa 3.5 V. (Der größte Teil des Überspannungsschutzes auf dem Markt liegt über 3.8 V, und das Gleichgewicht wird über 3.6 V gebildet). Die Wahl einer geeigneten symmetrischen Startspannung ist wichtiger als die Schutzspannung, da die maximale Spannung durch Einstellen der maximalen Spannungsgrenze des Ladegeräts angepasst werden kann (dh die Schutzplatine hat normalerweise keine Chance, einen Hochspannungsschutz zu leisten). Angenommen, die symmetrische Spannung ist hoch. In diesem Fall hat der Akkupack keine Chance sich auszubalancieren (es sei denn, die Ladespannung ist größer als die Gleichgewichtsspannung, dies wirkt sich jedoch auf die Akkulebensdauer aus), die Zelle nimmt aufgrund der Selbstentladungskapazität allmählich ab (die ideale Zelle mit a Selbstentladung von 0 existiert nicht).

Die kontinuierliche Entladestromfähigkeit der Schutzplatine. Das ist das Schlimmste, was man kommentieren kann. Denn die Strombegrenzungsfähigkeit der Schutzplatine ist bedeutungslos. Wenn Sie beispielsweise eine 75nf75-Röhre weiterhin mit 50 A Strom leiten lassen (zu diesem Zeitpunkt beträgt die Heizleistung etwa 30 W, mindestens zwei 60 W in Reihe mit derselben Anschlussplatine), solange ein ausreichender Kühlkörper zum Abführen vorhanden ist Hitze, kein Problem. Es kann bei 50a oder sogar höher gehalten werden, ohne dass die Röhre verbrennt. Aber Sie können nicht sagen, dass diese Schutzplatte 50 A Strom aushalten kann, da die meisten Schutzplatten von allen im Batteriekasten sehr nahe an der Batterie oder sogar in der Nähe platziert sind. Daher wird eine so hohe Temperatur die Batterie aufheizen und aufheizen. Das Problem ist, dass hohe Temperaturen der tödliche Feind des Sturms sind.

Daher bestimmt die Verwendungsumgebung der Schutzplatine, wie die Strombegrenzung gewählt wird (nicht die Stromkapazität der Schutzplatine selbst). Angenommen, die Schutzplatine wird aus dem Batteriekasten herausgenommen. In diesem Fall kann fast jede Schutzplatine mit Kühlkörper einen Dauerstrom von 50 A oder sogar mehr verarbeiten (zu diesem Zeitpunkt wird nur die Kapazität der Schutzplatine berücksichtigt, und Sie müssen sich keine Sorgen über den Temperaturanstieg machen, der Schäden an der Platine verursacht Batterie). Als nächstes spricht der Autor über die Umgebung, die normalerweise jeder verwendet, auf demselben engen Raum wie die Batterie. Zu diesem Zeitpunkt wird die maximale Heizleistung der Schutzplatine am besten unter 10 W geregelt (wenn es sich um eine kleine Schutzplatine handelt, benötigt sie 5 W oder weniger, und eine großvolumige Schutzplatine kann mehr als 10 W betragen, da sie eine gute Wärmeableitung aufweist und die Temperatur wird nicht zu hoch sein). Wie viel angemessen ist, wird empfohlen, fortzufahren. Die maximale Temperatur der gesamten Platine überschreitet 60 Grad nicht, wenn Strom angelegt wird (50 Grad sind am besten). Theoretisch gilt: Je niedriger die Temperatur der Schutzplatte, desto besser und desto weniger werden die Zellen beeinträchtigt.

Da dieselbe Anschlussplatine mit dem aufladenden Elektromos in Reihe geschaltet ist, ist die Wärmeerzeugung in derselben Situation doppelt so hoch wie bei der anderen Anschlussplatine. Bei gleicher Wärmeerzeugung ist nur die Anzahl der Röhren viermal höher (unter der Prämisse des gleichen Modells von mos). Lassen Sie uns berechnen, wenn 50a Dauerstrom beträgt, dann beträgt der Mos-Innenwiderstand zwei Milliohm (5 75nf75-Röhren werden benötigt, um diesen äquivalenten Innenwiderstand zu erhalten), und die Heizleistung beträgt 50 * 50 * 0.002 = 5 W. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich (tatsächlich beträgt die Mos-Stromkapazität von 2 Milliohm Innenwiderstand mehr als 100 A, es ist kein Problem, aber die Hitze ist groß). Wenn es sich um die gleiche Anschlussplatine handelt, werden 4 2-Milliohm-Innenwiderstandsmos benötigt (jeweils zwei parallele Innenwiderstände sind ein Milliohm und dann in Reihe geschaltet, der Gesamtinnenwiderstand beträgt 2 Millionen. 75 Röhren werden verwendet, die Gesamtzahl beträgt 20). Angenommen, der Dauerstrom von 100 A ermöglicht eine Heizleistung von 10 W. In diesem Fall wird eine Leitung mit einem Innenwiderstand von 1 Milliohm benötigt (den genauen äquivalenten Innenwiderstand erhält man natürlich durch MOS-Parallelschaltung). Wenn die Anzahl der verschiedenen Ports immer noch viermal so groß ist, wenn die 100 A Dauerstrom immer noch die maximale Heizleistung von 5 W zulassen, dann kann nur eine 0.5-Milliohm-Röhre verwendet werden, was die vierfache Menge an MOS im Vergleich zu 50 A Dauerstrom erfordert, um dieselbe zu erzeugen Wärmemenge). Wählen Sie daher bei Verwendung der Schutzplatine eine Platine mit vernachlässigbarem Innenwiderstand, um die Temperatur zu reduzieren. Wenn der Innenwiderstand ermittelt wurde, lassen Sie bitte die Platine und die Außenwärme besser abführen. Wählen Sie die Schutzplatine und hören Sie nicht auf die Dauerstromkapazität des Verkäufers. Fragen Sie einfach den Gesamtinnenwiderstand des Entladungskreises der Schutzplatine und berechnen Sie ihn selbst (fragen Sie, welcher Röhrentyp verwendet wird, wie viel Menge verwendet wird, und überprüfen Sie die Berechnung des Innenwiderstands selbst). Der Autor ist der Meinung, dass der Temperaturanstieg der Schutzplatine relativ hoch sein sollte, wenn sie unter dem Nenndauerstrom des Verkäufers entladen wird. Wählen Sie daher am besten eine Schutzplatine mit Derating. (Sagen Sie 50a kontinuierlich, Sie können 30a verwenden, Sie brauchen 50a konstant, es ist am besten, 80a nominell kontinuierlich zu kaufen). Für Benutzer, die eine 48-V-CPU verwenden, wird empfohlen, dass der gesamte Innenwiderstand der Schutzplatine nicht mehr als zwei Milliohm beträgt.

Der Unterschied zwischen der gleichen Portplatine und der anderen Portplatine: Die gleiche Portplatine ist die gleiche Leitung zum Laden und Entladen, und sowohl das Laden als auch das Entladen sind geschützt.

Die unterschiedliche Anschlussplatine ist unabhängig von den Lade- und Entladeleitungen. Der Ladeanschluss schützt nur vor Überladung beim Laden und nicht, wenn er vom Ladeanschluss entfernt wird (er kann sich jedoch vollständig entladen, aber die Stromkapazität des Ladeanschlusses ist im Allgemeinen relativ gering). Der Entladeanschluss schützt vor Überentladung während des Entladens. Beim Laden über den Entladeanschluss ist eine Überladung nicht abgedeckt (daher ist das umgekehrte Laden der CPU für die andere Anschlussplatine vollständig nutzbar. Und das umgekehrte Laden ist geringer als die verbrauchte Energie, also machen Sie sich keine Sorgen über das Überladen des Batterie wegen Rückladung. Wenn Sie nicht mit voller Zahlung losfahren, geht es sofort ein paar Kilometer bergab. Wenn Sie eabs Rückladung starten, kann es sein, dass die Batterie überladen wird, was nicht vorhanden ist). vom Entladeanschluss, es sei denn, Sie überwachen ständig die Ladespannung (z. B. vorübergehendes Hochstrom-Notladen am Straßenrand, dem Sie vom Entladeanschluss vertrauen können, und fahren Sie weiter, ohne vollständig aufgeladen zu sein, machen Sie sich keine Sorgen über Überladung)

Berechnen Sie den maximalen Dauerstrom Ihres Motors, wählen Sie einen Akku mit geeigneter Kapazität oder Leistung aus, der diesen Dauerstrom bewältigen kann, und schon wird der Temperaturanstieg kontrolliert. Der Innenwiderstand der Schutzplatine ist so klein wie möglich. Der Überstromschutz der Schutzplatine benötigt nur einen Kurzschlussschutz und einen anderen Schutz vor anormaler Verwendung (versuchen Sie nicht, den von der Steuerung oder dem Motor benötigten Strom zu begrenzen, indem Sie den Entwurf der Schutzplatine begrenzen). Denn wenn Ihr Motor 50A Strom benötigt, verwenden Sie die Schutzplatine nicht, um den Strom 40A zu bestimmen, was zu häufigem Schutz führt. Der plötzliche Stromausfall des Controllers kann den Controller leicht beschädigen.

Sieben, Spannungsstandardanalyse von Lithium-Ionen-Batterien

(1) Leerlaufspannung: bezieht sich auf die Spannung einer Lithium-Ionen-Batterie im nicht funktionierenden Zustand. Zu diesem Zeitpunkt fließt kein Strom. Wenn die Batterie vollständig aufgeladen ist, beträgt die Potentialdifferenz zwischen der positiven und der negativen Elektrode der Batterie normalerweise etwa 3.7 V, und das Hoch kann 3.8 V erreichen;

(2) Der Leerlaufspannung entspricht die Arbeitsspannung, also die Spannung der Lithium-Ionen-Batterie im aktiven Zustand. Zu diesem Zeitpunkt fließt Strom. Da der Innenwiderstand bei Stromfluss zu überwinden ist, ist die Betriebsspannung immer kleiner als die Gesamtspannung zum Zeitpunkt des Stromflusses;

(3) Abschaltspannung: Das heißt, die Batterie soll nach dem Auflegen auf einen bestimmten Spannungswert, der durch den Aufbau der Lithium-Ionen-Batterie bestimmt wird, in der Regel aufgrund der Schutzplatte, die Batteriespannung nicht weiter entladen werden die Entladung wird beendet, beträgt etwa 2.95 V;

(4) Normspannung: Die Normspannung wird grundsätzlich auch als Nennspannung bezeichnet, die sich auf den erwarteten Wert der Potentialdifferenz bezieht, die durch die chemische Reaktion der positiven und negativen Materialien der Batterie verursacht wird. Die Nennspannung des Lithium-Ionen-Akkus beträgt 3.7 V. Es ist ersichtlich, dass die Standardspannung die Standardarbeitsspannung ist;

Ausgehend von der Spannung der vier oben erwähnten Lithium-Ionen-Batterien hat die Spannung der im Arbeitszustand beteiligten Lithium-Ionen-Batterie eine Standardspannung und eine Arbeitsspannung. Im Ruhezustand liegt die Spannung der Lithium-Ionen-Batterie aufgrund der Lithium-Ionen-Batterie zwischen der Ruhespannung und der Endspannung. Die chemische Reaktion der Ionenbatterie kann wiederholt verwendet werden. Daher muss die Batterie geladen werden, wenn die Spannung der Lithium-Ionen-Batterie bei der Abschlussspannung liegt. Wenn der Akku längere Zeit nicht aufgeladen wird, wird die Lebensdauer des Akkus verkürzt oder sogar verschrottet.

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