Princip zaštitne ploče od 3.7V litijumske baterije - analiza primarnih i naponskih standarda litijumske baterije

Širok spektar upotrebe baterija

Svrha razvoja visoke tehnologije je da ona bolje služi čovječanstvu. Od svog uvođenja 1990. godine, litijum-jonske baterije su se povećale zbog svojih odličnih performansi i našle su široku upotrebu u društvu. Litijum-jonske baterije brzo su zauzele mnoga polja sa neuporedivim prednostima u odnosu na druge baterije, kao što su dobro poznati mobilni telefoni, notebook računari, male video kamere, itd. Sve više zemalja koristi ovu bateriju u vojne svrhe. Aplikacija pokazuje da je litijum-jonska baterija idealan mali zeleni izvor energije.

Drugo, glavne komponente litijum-jonskih baterija

(1) Poklopac baterije

(2) Materijal sa pozitivnim elektrodama je litijum kobalt oksid

(3) Dijafragma - posebna kompozitna membrana

(4) Negativna elektroda – aktivni materijal je ugljenik

(5) Organski elektrolit

(6) Kućište za baterije

Treće, superiorne performanse litijum-jonskih baterija

(1) Visok radni napon

(2) Veća specifična energija

(3) Dug životni vijek

(4) Niska stopa samopražnjenja

(5) Nema memorijskog efekta

(6) Nema zagađenja

Četiri, tip litijumske baterije i izbor kapaciteta

Prvo, izračunajte kontinuiranu struju koju baterija treba da obezbijedi na osnovu snage vašeg motora (zahteva stvarnu snagu i općenito, brzina vožnje odgovara odgovarajućoj stvarnoj snazi). Na primjer, pretpostavimo da motor ima kontinuiranu struju od 20a (1000w motor na 48v). U tom slučaju baterija treba dugo vremena osigurati struju od 20a. Porast temperature je plitak (čak i ako je vani ljeti 35 stepeni, temperaturu baterije je najbolje kontrolisati ispod 50 stepeni). Osim toga, ako je struja 20a na 48v, nadpritisak se udvostručuje (96v, kao što je CPU 3), a kontinuirana struja će dostići oko 50a. Ako želite da koristite prenapon duže vrijeme, molimo odaberite bateriju koja može kontinuirano osigurati struju od 50a (ipak obratite pažnju na porast temperature). Kontinuirana struja oluje ovdje nije nazivni kapacitet pražnjenja baterije trgovca. Trgovac tvrdi da je nekoliko C (ili stotine ampera) kapacitet pražnjenja baterije, a ako se isprazni ovom strujom, baterija će stvarati jaku toplinu. Ako se toplina ne odvodi na odgovarajući način, vijek trajanja baterije će biti sažet. (A okruženje baterija naših električnih vozila je da se baterije gomilaju i prazne. U suštini, ne ostaju praznine, a pakovanje je jako zategnuto, a kamoli kako forsirati hlađenje zrakom kako bi se raspršila toplina). Naše okruženje za korišćenje je veoma teško. Struja pražnjenja baterije mora biti smanjena za korištenje. Procjena sposobnosti struje pražnjenja baterije je da se vidi koliko je odgovarajući porast temperature baterije pri ovoj struji.

Jedini princip o kojem se ovdje raspravlja je porast temperature baterije tokom upotrebe (visoka temperatura je smrtonosni neprijatelj vijeka trajanja litijumske baterije). Najbolje je kontrolisati temperaturu baterije ispod 50 stepeni. (Najbolja temperatura između 20-30 stepeni). To također znači da ako se radi o litijumskoj bateriji tipa kapaciteta (ispražnjena ispod 0.5C), kontinuirana struja pražnjenja od 20a zahtijeva kapacitet veći od 40ah (naravno, najvažnije ovisi o unutrašnjem otporu baterije). Ako se radi o litijumskoj bateriji za napajanje, uobičajeno je da se neprekidno prazni prema 1C. Čak je i litijumsku bateriju tipa A123 ultra-niskog unutrašnjeg otpora obično najbolje ukloniti na 1C (ne više od 2C je bolje, pražnjenje od 2C može se koristiti samo pola sata i nije baš korisno). Izbor kapaciteta zavisi od veličine prostora za skladištenje automobila, budžeta za lične troškove i očekivanog opsega aktivnosti automobila. (Mala sposobnost općenito zahtijeva litijumsku bateriju tipa napajanja)

5. Screening i montaža baterija

Veliki tabu upotrebe litijumskih baterija u seriji je teška neravnoteža samopražnjenja baterije. Sve dok su svi podjednako neuravnoteženi, u redu je. Problem je što je ovo stanje naglo nestabilno. Dobra baterija ima malo samopražnjenje, loša oluja ima veliko samopražnjenje, a stanje u kojem samopražnjenje nije malo ili nije generalno se mijenja iz dobrog u loše. Država, ovaj proces je nestabilan. Stoga je potrebno izbaciti baterije sa velikim samopražnjenjem i ostaviti samo baterije sa malim samopražnjenjem (generalno, samopražnjenje kvalifikovanih proizvoda je malo, a proizvođač ga je izmjerio, a problem je što mnogi nekvalificirani proizvodi ulaze na tržište).

Na osnovu malog samopražnjenja, odaberite serije sa sličnim kapacitetom. Čak i ako snaga nije identična, to neće utjecati na vijek trajanja baterije, ali će utjecati na funkcionalnu sposobnost cijelog paketa baterija. Na primjer, 15 baterija ima kapacitet od 20ah, a samo jedna baterija je 18ah, tako da ukupan kapacitet ove grupe baterija može biti samo 18ah. Na kraju upotrebe, baterija će biti prazna, a zaštitna ploča će biti zaštićena. Napon cijele baterije je i dalje relativno visok (jer je napon ostalih 15 baterija standardan, a struje još ima). Stoga, napon zaštite od pražnjenja cijele baterije može reći da li je kapacitet cijelog paketa baterija isti (pod uvjetom da svaka baterija mora biti potpuno napunjena kada je cijeli komplet baterija potpuno napunjen). Ukratko, neuravnoteženi kapacitet ne utječe na vijek trajanja baterije, već samo utiče na sposobnost cijele grupe, pa pokušajte odabrati sklop sličnog stepena.

Sastavljena baterija mora postići dobar omski kontaktni otpor između elektroda. Što je manji kontaktni otpor između žice i elektrode, to bolje; u suprotnom će se zagrijati elektroda sa značajnim kontaktnim otporom. Ova toplina će se prenijeti na unutrašnjost baterije duž elektrode i utjecati na vijek trajanja baterije. Naravno, manifestacija značajnog otpora montaže je značajan pad napona baterije pri istoj struji pražnjenja. (Dio pada napona je unutrašnji otpor ćelije, a dio je sklopljeni kontaktni otpor i otpor žice)

Šesto, važan je odabir zaštitne ploče i upotreba punjenja i pražnjenja

(Podaci su za litijum-gvožđe-fosfatna baterija, princip obične 3.7v baterije je isti, ali su informacije drugačije)

Svrha zaštitne ploče je da zaštiti bateriju od prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja, spriječi da velika struja ošteti oluju i uravnoteži napon baterije kada je baterija potpuno napunjena (sposobnost balansiranja je općenito relativno mala, pa ako postoji Zaštitna ploča samopražnjene baterije, izuzetno je zahtjevna za balansiranje, a postoje i zaštitne ploče koje balansiraju u bilo kojem stanju, odnosno kompenzacija se vrši od početka punjenja, što se čini vrlo rijetko).

Za vijek trajanja baterije, preporučuje se da napon punjenja baterije ni u jednom trenutku ne prelazi 3.6v, što znači da napon zaštitnog djelovanja zaštitne ploče nije veći od 3.6v, a balansirani napon se preporučuje 3.4v-3.5v (svaka ćelija 3.4v je napunjena više od 99% baterije, odnosi se na statičko stanje, napon će se povećati pri punjenju velikom strujom). Zaštitni napon baterije od pražnjenja je generalno iznad 2.5v (iznad 2v nije veliki problem, uglavnom je mala šansa da se koristi potpuno bez napajanja, tako da ovaj zahtjev nije visok).

Preporučeni maksimalni napon punjača (poslednji korak punjenja može biti način punjenja najvišeg konstantnog napona) je 3.5*, broj nizova, kao što je oko 56v za 16 redova. Obično se punjenje može prekinuti na prosječno 3.4 V po ćeliji (u osnovi potpuno napunjeno) kako bi se garantirao vijek trajanja baterije. Ipak, pošto zaštitna ploča još nije počela da se balansira ako jezgro baterije ima veliko samopražnjenje, ona će se vremenom ponašati kao cela grupa; kapacitet se postepeno smanjuje. Stoga je potrebno svaku bateriju redovno puniti na 3.5v-3.6v (kao svake sedmice) i držati je nekoliko sati (sve dok je prosek veći od startnog napona izjednačavanja), to je veće samopražnjenje , to će izjednačenje duže trajati. Samopražnjejuće Velike baterije se teško balansiraju i potrebno ih je eliminisati. Dakle, kada birate zaštitnu ploču, pokušajte odabrati zaštitu od prenapona od 3.6 V i počnite izjednačavanje oko 3.5 V. (Većina prenaponske zaštite na tržištu je iznad 3.8v, a ravnoteža se formira iznad 3.6v). Odabir odgovarajućeg balansiranog startnog napona važniji je od zaštitnog napona jer se maksimalni napon može podesiti podešavanjem granice maksimalnog napona punjača (odnosno, zaštitna ploča obično nema šanse da radi visokonaponsku zaštitu). Ipak, pretpostavimo da je balansirani napon visok. U tom slučaju, baterija nema šanse da se izbalansira (osim ako je napon punjenja veći od ravnotežnog napona, ali to utiče na vijek trajanja baterije), ćelija će se postepeno smanjivati ​​zbog kapaciteta samopražnjenja (idealna ćelija sa samopražnjenje od 0 ne postoji).

Mogućnost kontinuirane struje pražnjenja zaštitne ploče. Ovo je najgore komentarisati. Jer trenutna ograničavajuća sposobnost zaštitne ploče je besmislena. Na primjer, ako pustite 75nf75 cijev da nastavi da propušta struju od 50a (u ovom trenutku, snaga grijanja je oko 30w, najmanje dva po 60w u seriji sa istom portom), sve dok postoji hladnjak dovoljno da se rasprši toplota, nema problema. Može se držati na 50a ili čak i više bez spaljivanja cijevi. Ali ne možete reći da ova zaštitna ploča može izdržati struju od 50a jer je većina zaštitnih panela postavljena u kutiju za baterije vrlo blizu baterije ili čak blizu. Stoga će tako visoka temperatura zagrijati bateriju i zagrijati se. Problem je u tome što je visoka temperatura smrtonosni neprijatelj oluje.

Stoga okruženje upotrebe zaštitne ploče određuje kako odabrati ograničenje struje (ne trenutni kapacitet same zaštitne ploče). Pretpostavimo da je zaštitna ploča izvađena iz kutije za baterije. U tom slučaju, gotovo svaka zaštitna ploča sa hladnjakom može podnijeti kontinuiranu struju od 50a ili čak i veću (u ovom trenutku se uzima u obzir samo kapacitet zaštitne ploče i nema potrebe za brigom da će porast temperature uzrokovati oštećenje baterija). Zatim, autor govori o okruženju koje svi obično koriste, u istom skučenom prostoru kao i baterija. U ovom trenutku, maksimalnu snagu grijanja zaštitne ploče najbolje je kontrolisati ispod 10w (ako je mala zaštitna ploča, potrebno joj je 5w ili manje, a zaštitna ploča velike zapremine može biti više od 10w jer ima dobro rasipanje topline i temperatura neće biti previsoka). Što se tiče toga koliko je prikladno, preporučuje se da se nastavi. Maksimalna temperatura cele ploče ne prelazi 60 stepeni kada se primeni struja (najbolje je 50 stepeni). Teoretski, što je niža temperatura zaštitne ploče, to je bolje i manje će uticati na ćelije.

Budući da je ista portna ploča povezana u seriju s električnim mosom za punjenje, proizvodnja topline u istoj situaciji je dvostruko veća od druge ploče s priključkom. Za istu proizvodnju topline, samo je broj cijevi četiri puta veći (pod pretpostavkom istog modela mos-a). Izračunajmo, ako je stalna struja 50a, onda je unutrašnji otpor mos-a dva miliona oma (potrebno je 5 75nf75 cijevi da dobijemo ovaj ekvivalentni unutrašnji otpor), a snaga grijanja je 50*50*0.002=5w. U ovom trenutku, to je moguće (u stvari, unutrašnji otpor mos struje od 2 miljoma je veći od 100a, nije problem, ali je toplota velika). Ako se radi o istoj port ploči, potrebno je 4 mos unutrašnjeg otpora od 2 milioma (svaka dva paralelna unutrašnja otpora je jedan miliom, a zatim spojena u seriju, ukupni unutrašnji otpor je jednak 2 miliona 75 cijevi se koristi, ukupan broj je 20). Pretpostavimo da stalna struja od 100a dozvoljava da snaga grijanja bude 10w. U tom slučaju je potrebna linija sa unutrašnjim otporom od 1 miliom (naravno, tačan ekvivalentni unutrašnji otpor može se dobiti MOS paralelnom vezom). Ako je broj različitih priključaka i dalje četiri puta, ako kontinuirana struja od 100a i dalje dozvoljava maksimalnu snagu grijanja od 5w, tada se može koristiti samo cijev od 0.5 millioma, što zahtijeva četiri puta veću količinu mos u odnosu na 50a kontinuiranu struju za generiranje iste količina toplote). Stoga, kada koristite zaštitnu ploču, odaberite ploču sa zanemarivim unutrašnjim otporom kako biste smanjili temperaturu. Ako je unutrašnji otpor utvrđen, pustite da se ploča i vanjska toplina bolje rasprše. Odaberite zaštitnu ploču i ne slušajte prodavčev kontinuirani strujni kapacitet. Samo pitajte ukupan unutrašnji otpor kruga pražnjenja zaštitne ploče i izračunajte ga sami (pitajte koji tip cijevi se koristi, kolika je količina i provjerite sami proračun unutrašnjeg otpora). Autor smatra da ako se isprazni ispod nazivne stalne struje prodavca, porast temperature zaštitne ploče treba da bude relativno visok. Stoga je najbolje odabrati zaštitnu ploču sa smanjenim karakteristikama. (Recimo 50a kontinuirano, možete koristiti 30a, trebate 50a konstantu, najbolje je kupiti 80a nominalno kontinuirano). Za korisnike koji koriste CPU od 48 V, preporučuje se da ukupni unutrašnji otpor zaštitne ploče ne bude veći od dva miljoma.

Razlika između iste priključne ploče i različite priključne ploče: ista portna ploča je ista linija za punjenje i pražnjenje, a i punjenje i pražnjenje su zaštićeni.

Različita portna ploča je nezavisna od vodova za punjenje i pražnjenje. Priključak za punjenje štiti samo od prekomjernog punjenja prilikom punjenja i ne štiti ako se ukloni iz priključka za punjenje (ali može se potpuno isprazniti, ali je trenutni kapacitet priključka za punjenje općenito relativno mali). Otvor za pražnjenje štiti od prekomjernog pražnjenja tokom pražnjenja. Ako se puni iz priključka za pražnjenje, prekomjerno punjenje nije pokriveno (tako da je obrnuto punjenje CPU-a u potpunosti upotrebljivo za drugu ploču porta. A obrnuto punjenje je manje od utrošene energije, tako da ne brinite o prekomjernom punjenju baterija zbog obrnutog punjenja.Osim ako ne izadjes sa punom uplatom, odmah je par kilometara nizbrdo.Ako nastavis sa eabs reverznim punjenjem moguce je prepuniti bateriju koja ne postoji)ali redovno koriscenje punjenja Nikad ne puni iz priključka za pražnjenje, osim ako stalno nadzirete napon punjenja (kao što je privremeno punjenje velike struje u slučaju nužde uz cestu, možete vjerovati iz priključka za pražnjenje i nastaviti vožnju bez potpunog punjenja, ne brinite o prekomjernom punjenju)

Izračunajte maksimalnu kontinuiranu struju vašeg motora, odaberite bateriju odgovarajućeg kapaciteta ili snage koja može zadovoljiti ovu konstantnu struju, a porast temperature se kontrolira. Unutrašnji otpor zaštitne ploče je što je moguće manji. Zaštita od prekomjerne struje zaštitne ploče treba samo zaštitu od kratkih spojeva i drugu zaštitu od neuobičajenog korištenja (ne pokušavajte ograničiti struju koju zahtijeva kontroler ili motor ograničavanjem propuha zaštitne ploče). Jer ako je vašem motoru potrebna struja od 50a, ne koristite zaštitnu ploču za određivanje struje 40a, što će uzrokovati čestu zaštitu. Iznenadni prekid napajanja kontrolera lako će oštetiti kontroler.

Sedam, analiza standarda napona litijum-jonskih baterija

(1) Napon otvorenog kola: odnosi se na napon litijum-jonske baterije u neradnom stanju. U ovom trenutku nema struje. Kada je baterija potpuno napunjena, razlika potencijala između pozitivne i negativne elektrode baterije je obično oko 3.7 V, a visoka može doseći 3.8 V;

(2) Naponu otvorenog kola odgovara radni napon, odnosno napon litijum-jonske baterije u aktivnom stanju. U ovom trenutku teče struja. Budući da unutrašnji otpor kada struja teče treba savladati, radni napon je uvijek niži od ukupnog napona u vrijeme struje;

(3) Završni napon: to jest, baterija ne bi trebala nastaviti da se prazni nakon postavljanja na određenu vrijednost napona, koja je određena strukturom litijum-jonske baterije, obično zbog zaštitne ploče, napon baterije kada pražnjenje je prekinuto je oko 2.95V;

(4) Standardni napon: U principu, standardni napon se naziva i nazivni napon, koji se odnosi na očekivanu vrijednost razlike potencijala uzrokovane kemijskom reakcijom pozitivnih i negativnih materijala baterije. Nazivni napon litijum-jonske baterije je 3.7V. Može se vidjeti da je standardni napon Standardni radni napon;

Sudeći po naponu četiri gore spomenute litijum-jonske baterije, napon litijum-jonske baterije uključene u radno stanje ima standardni napon i radni napon. U neradnom stanju, napon litijum-jonske baterije je između napona otvorenog kola i krajnjeg napona zbog litijum-jonske baterije. Hemijska reakcija jonske baterije može se više puta koristiti. Stoga, kada je napon litijum-jonske baterije na naponu završetka, baterija se mora napuniti. Ako se baterija ne puni duže vreme, životni vek baterije će se smanjiti ili će čak biti rashodovan.