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如何挑選鋰電池保護(hù)板2021-03-27 07:59

       1:鋰電池類(lèi)型和容量選擇。

  首先要根據(jù)自己電機(jī)功率(需要實(shí)際功率,一般騎行速度會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)實(shí)際功率)來(lái)計(jì)算電池需要提供的持續(xù)電流。比如電機(jī)持續(xù)電流20a(48v下1000w電機(jī)),那么就需要電池可以長(zhǎng)時(shí)間提供20a電流而溫升很低(哪怕夏季外面35度溫度,電池溫度也最好控制在50度以下)。另外如果48v下20a電流,超壓一倍(96v,比如ecpu3檔)后持續(xù)電流到50a左右。如果喜歡長(zhǎng)時(shí)間超壓使用,那么請(qǐng)選用能持續(xù)提供50a電流的電池(還是注意溫升問(wèn)題)。這里的電池持續(xù)電流不是商家標(biāo)稱(chēng)的電池放電能力。商家標(biāo)稱(chēng)幾C(或幾十幾百安培)都是電池放電能力,而真的在這種電流下放電,電池發(fā)熱很?chē)?yán)重的,如果不做好散熱,電池壽命會(huì)很短。(而我們電動(dòng)車(chē)使用電池環(huán)境是電池扎堆排放,基本不留空隙,包的很?chē)?yán)實(shí),更別提怎么做好強(qiáng)行風(fēng)冷散熱了)。我們的使用環(huán)境很惡劣。電池放電電流需降額使用。評(píng)價(jià)電池放電電流能力就是看這個(gè)電流下電池對(duì)應(yīng)溫升是多少。

  這里論述的唯一原則其實(shí)是使用過(guò)程中電池的溫升(高溫是鋰電壽命死敵)。最好電池溫度控制在50度以下。(20-30度之間最好)。這也意味著如果是容量型鋰電(控制在0.5C以下放電),提供20a的持續(xù)放電電流需要40ah以上容量(當(dāng)然最主要是要看電池內(nèi)阻)。如果是動(dòng)力型鋰電,按照1C持續(xù)放電是正常的。哪怕A123超低內(nèi)阻動(dòng)力型鋰電,也平時(shí)最好在1C放電(不超過(guò)2C為好,2C放電其實(shí)只能放半個(gè)小時(shí)就沒(méi)電了,沒(méi)太大使用價(jià)值)。容量選擇就看車(chē)子存放空間大小,個(gè)人支出預(yù)算,期望車(chē)子活動(dòng)范圍大小等因素。(小容量的一般必須動(dòng)力型鋰電)

  2:電池的篩選組裝

  串聯(lián)使用鋰電的大忌是電池自放電嚴(yán)重不均衡。只要大家都一樣不均衡沒(méi)關(guān)系,問(wèn)題是這種狀態(tài)是急不穩(wěn)定狀態(tài),好的電池自放電很小,要壞的電池自放電很大,自放電不小不大的狀態(tài)一般是由好轉(zhuǎn)壞的狀態(tài),這個(gè)過(guò)程是不穩(wěn)定的。所以需要把自放電大的電池篩選出來(lái),只留自放電小的電池配組(一般合格品自放電都小,廠家是測(cè)量過(guò)的,問(wèn)題是好多不合格品流入市場(chǎng))。

  在自放電小的基礎(chǔ)上,挑選容量相近的串聯(lián)。即使容量不相近也不會(huì)影響電池壽命,但是會(huì)影響整組電池的可用容量,比如15個(gè)容量是20ah,只1個(gè)是18ah,那么這組電池總?cè)萘恐荒苁?8ah。用到最后會(huì)是這個(gè)電池沒(méi)電了,保護(hù)板要保護(hù)了,整組電池電壓還比較高(因?yàn)槠渌?5個(gè)電池電壓是正常的,還有電)。所以整組電池的放電保護(hù)電壓高低能看出整組電池容量是否一致(前提是整組電池滿電的時(shí)候必須每個(gè)電芯都充滿電了)??傊?,容量高低不均衡不影響電池壽命,只是影響整組容量,所以盡量挑選容量相近的組裝。

  組裝電池必須做到電極間良好的歐姆接觸電阻。就是電線和電極接觸電阻越小越好,否則接觸電阻大電極會(huì)發(fā)熱,這個(gè)熱量會(huì)順著電極傳遞給電芯內(nèi)部影響電池壽命。當(dāng)然組裝電阻大的表現(xiàn)就是同樣放電電流下電池組壓降大。(壓降一部分是電芯內(nèi)阻,一部分是組裝的接觸電阻和電線電阻)

  3:保護(hù)版選擇及充放電使用事項(xiàng)(數(shù)據(jù)針對(duì)磷酸鐵鋰電池,普通3.7v電池原理相同,只是數(shù)據(jù)不同)

  保護(hù)板目的是用來(lái)保護(hù)電池防止過(guò)充電和過(guò)放電,防止大電流損壞電池,并且滿電時(shí)做電池電壓均衡(均衡能力一般都比較小,所以如果有自放電大的電芯保護(hù)板是很難均衡的,也有任何狀態(tài)都做均衡的保護(hù)板,就是從開(kāi)始充電就做均衡,好像很少)。

  為了電池組壽命,建議任何時(shí)候電池充電電壓都不要超過(guò)3.6v,意味著保護(hù)板保護(hù)動(dòng)作電壓不高于3.6v,均衡電壓建議3.4v-3.5v(每個(gè)電芯3.4v已經(jīng)充進(jìn)大于99%電量了,指的靜止?fàn)顟B(tài),大電流充電時(shí)電壓會(huì)升高)。電池放電保護(hù)電壓一般2.5v以上就可以(2v以上問(wèn)題不大,一般很少有機(jī)會(huì)用到完全沒(méi)電,所以這個(gè)要求不高)。

  充電器建議最高電壓(最后一步充電可以為最高恒壓充電模式)為3.5*串?dāng)?shù),比如16串的為56v左右。平時(shí)充電可以每節(jié)平均3.4v截止充電(基本充滿了),這樣電池壽命有保障,但是因?yàn)楸Wo(hù)板還沒(méi)開(kāi)始均衡,如果電芯有自放電大的,會(huì)隨著時(shí)間推移,表現(xiàn)為整組容量逐漸下降。所以還需要定期(比如每周)把電池每節(jié)充到3.5v-3.6v并保持幾個(gè)小時(shí)(只要平均大于均衡啟動(dòng)電壓就可以了),自放電越大,均衡需要時(shí)間越長(zhǎng),自放電過(guò)大的電芯已經(jīng)很難均衡,需要剔除。所以挑選保護(hù)板的時(shí)候,盡量挑選3.6v過(guò)壓保護(hù)的,3.5v左右啟動(dòng)均衡的。(市場(chǎng)上大部分是3.8v以上過(guò)壓保護(hù),3.6v以上啟動(dòng)均衡)。其實(shí)選擇合適均衡啟動(dòng)電壓比保護(hù)電壓還重要,因?yàn)樽罡唠妷嚎梢钥空{(diào)節(jié)充電器最高電壓限制(就是平時(shí)讓保護(hù)板沒(méi)機(jī)會(huì)做高壓保護(hù)),但如果均衡電壓高了,電池組沒(méi)機(jī)會(huì)均衡(除非充電電壓大于均衡電壓,但這樣影響電池壽命),電芯因自放電容量會(huì)慢慢下降(自放電為0的理想電芯是不存在的)。

  保護(hù)板持續(xù)放電電流能力。這個(gè)是最不好評(píng)論的東西。因?yàn)閱握f(shuō)保護(hù)板限流能力沒(méi)意義。比如一個(gè)75nf75管你讓它持續(xù)通過(guò)50a電流(這時(shí)發(fā)熱功率大概30w左右,同口板至少2個(gè)串聯(lián)60w),只要有散熱片足夠散熱是沒(méi)問(wèn)題的??梢砸恢北3衷?0a甚至更高不燒管。但是你不能說(shuō)這個(gè)保護(hù)板能持續(xù)50a電流。因?yàn)榇蠹业谋Wo(hù)板大多都放在電池盒里面和電池離的很近,甚至是近靠著。所以這么高溫度會(huì)導(dǎo)熱電池升溫,問(wèn)題來(lái)了,高溫是電池的死敵。

  所以保護(hù)板的使用環(huán)境決定了如何挑選限流大?。ǘ皇潜Wo(hù)板本身電流能力)。如果是把保護(hù)板從電池盒拿出來(lái),那么幾乎隨便一個(gè)帶散熱片的保護(hù)板都能搞定50a持續(xù)電流甚至更高(這時(shí)只考慮保護(hù)板能力,不用擔(dān)心溫升給電芯帶來(lái)?yè)p害)。下面筆者說(shuō)說(shuō)大家常用環(huán)境,就是和電池在同一個(gè)密閉空間里。這時(shí)保護(hù)板的最大發(fā)熱功率最好控制在10w以下(如果是小保護(hù)板需要5w以下,大體積保護(hù)板可以10w以上,因?yàn)楸旧砩岷?,溫度不?huì)太高),至于多少合適,建議持續(xù)電流時(shí)整個(gè)板子最高溫度不超過(guò)60度(50度以下最好)。理論上保護(hù)板溫度越低越好,對(duì)電芯越?jīng)]影響。
如何挑選鋰電池保護(hù)板
  同口板因?yàn)槌潆婋妋os串聯(lián),所以同樣情況比異口板發(fā)熱翻倍,為了相同發(fā)熱,只有管子數(shù)量高4倍(相同型號(hào)mos前提下)。我們計(jì)算一下,假如50a持續(xù)電流,那么mos內(nèi)阻為2毫歐姆(需要5個(gè)75nf75管才能得到這個(gè)等效內(nèi)阻),發(fā)熱功率是50*50*0.002=5w。這時(shí)是可以的(其實(shí)2毫歐姆內(nèi)阻的mos電流能力100a以上都沒(méi)問(wèn)題,但發(fā)熱大)。如果是同口板,需要4個(gè)2毫歐姆內(nèi)阻mos(每2個(gè)并聯(lián)內(nèi)阻為1毫歐姆,再串聯(lián),總內(nèi)阻等于2毫歐姆.如果用75管,需要總數(shù)量20只)。100a持續(xù)電流允許發(fā)熱功率10w的話,需要內(nèi)阻為1毫歐姆的管子(當(dāng)然可以通過(guò)mos并聯(lián)得到相同等效內(nèi)阻),如果異口板數(shù)量仍是4倍,如果100a持續(xù)電流仍最高允許5w發(fā)熱功率,那么只能用0.5毫歐姆管子,相對(duì)于50a持續(xù)電流需要數(shù)量4倍mos才能同樣發(fā)熱量)。所以在使用保護(hù)板時(shí),為了降低溫度,選用內(nèi)阻小的板子,如果內(nèi)阻已經(jīng)確定那么請(qǐng)盡量讓板子和外界散熱好點(diǎn)。挑選保護(hù)板別聽(tīng)賣(mài)家忽悠的持續(xù)多少電流能力,就問(wèn)保護(hù)板放電回路總內(nèi)阻是多少就可以自己算了(問(wèn)用的什么型號(hào)管子,用了多少數(shù)量,自己查內(nèi)阻計(jì)算)。筆者感覺(jué)如果真的在賣(mài)家標(biāo)稱(chēng)持續(xù)電流下放電,保護(hù)板溫升應(yīng)該比較高。所以最好降額挑選保護(hù)板。(說(shuō)50a持續(xù),你用到30a就好了,需要50a持續(xù)的,最好買(mǎi)80a標(biāo)稱(chēng)持續(xù)的)。使用48vecpu的用戶,建議選擇保護(hù)板總內(nèi)阻不大于2毫歐姆。

  同口板和異口板區(qū)別:同口板是充放電同一根線,充電和放電都受保護(hù)。

  異口板是充電線和放電線獨(dú)立,充電口只充電時(shí)保護(hù)過(guò)充,如果從充電口放電則不保護(hù)(但是完全能放電,不過(guò)充電口電流能力一般比較?。?。放電口是放電時(shí)保護(hù)過(guò)放,如果從放電口充電則不保護(hù)過(guò)充(所以ecpu的反充電對(duì)異口板來(lái)說(shuō)是完全能用的。并且反充進(jìn)的能量絕對(duì)比使用的少,所以不用擔(dān)心因反充電電池過(guò)充了。除非剛充滿電出門(mén),立即是幾公里的下坡,這樣一直啟動(dòng)eabs反充電真有可能把電池搞過(guò)充,這種情況基本不存在),不過(guò)正常使用充電絕對(duì)不能從放電口充電,除非自己一直監(jiān)控充電電壓(比如臨時(shí)路邊緊急大電流充電,可以從放電口充電,不需要充滿就繼續(xù)騎行,不用擔(dān)心過(guò)充)

  算好你的電機(jī)最大持續(xù)電流,挑選合適容量或動(dòng)力的電池能滿足這個(gè)持續(xù)電流而溫升得到控制,選保護(hù)板內(nèi)阻越小越好。保護(hù)板過(guò)流保護(hù)其實(shí)只需要短路保護(hù)等非正常使用保護(hù)就好了(千萬(wàn)別想通過(guò)保護(hù)板限流來(lái)限制控制器或電機(jī)需要電流)。因?yàn)槿绻汶姍C(jī)需要50a電流,你非用保護(hù)板限流40a,會(huì)導(dǎo)致經(jīng)常保護(hù),控制器突然斷電反而容易壞控制器。(我的4組電池裝車(chē)一年半了,從沒(méi)有一次機(jī)會(huì)因大電流放電保護(hù)板保護(hù)過(guò),因?yàn)榫€路沒(méi)短路過(guò),并且大電流時(shí)往往空開(kāi)就直接跳掉了,保護(hù)板一般允許瞬間大電流)。

  總結(jié):鋰電使用需要控制最高溫度(大電流放電引起的溫升或和環(huán)境共同引起的),控制最高充電電壓和最低放電電壓(用保護(hù)板和充電器配合完成)。平時(shí)不用時(shí)最好使電池呆在平臺(tái)電壓(磷酸鐵鋰3.25-3.3v左右)。

  保護(hù)板的內(nèi)阻越低越好,越低越不發(fā)熱。保護(hù)板限流大小是靠康銅絲取樣電阻決定的,但持續(xù)電流能力是mos決定的(因?yàn)閙os內(nèi)阻決定溫升)。

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