اصل برد محافظ باتری لیتیومی 3.7 ولت - تجزیه و تحلیل استانداردهای اولیه و ولتاژ باتری لیتیومی

طیف گسترده ای از استفاده از باتری ها

هدف از توسعه فناوری بالا خدمت بهتر به بشریت است. از زمان معرفی آن در سال 1990، باتری های لیتیوم یون به دلیل عملکرد عالی خود افزایش یافته اند و به طور گسترده در جامعه مورد استفاده قرار گرفته اند. باتری‌های لیتیوم یونی به سرعت زمینه‌های زیادی را با مزایای بی‌نظیر نسبت به باتری‌های دیگر اشغال کردند، مانند تلفن‌های همراه معروف، رایانه‌های نوت‌بوک، دوربین‌های ویدئویی کوچک و غیره. کشورهای بیشتری از این باتری برای اهداف نظامی استفاده می‌کنند. این برنامه نشان می دهد که باتری لیتیوم یون یک منبع انرژی سبز کوچک ایده آل است.

دوم، اجزای اصلی باتری های لیتیوم یونی

(1) پوشش باتری

(2) ماده فعال الکترود مثبت اکسید کبالت لیتیوم است

(3) دیافراگم - یک غشای مرکب خاص

(4) الکترود منفی - ماده فعال کربن است

(5) الکترولیت آلی

(6) جعبه باتری

سوم، عملکرد برتر باتری های لیتیوم یونی

(1) ولتاژ کاری بالا

(2) انرژی ویژه بزرگتر

(3) عمر چرخه طولانی

(4) نرخ خود تخلیه پایین

(5) بدون اثر حافظه

(6) بدون آلودگی

چهار، نوع باتری لیتیومی و انتخاب ظرفیت

ابتدا، جریان پیوسته ای را که باتری باید بر اساس قدرت موتور شما تامین کند، محاسبه کنید (نیاز به قدرت واقعی دارد، و به طور کلی، سرعت سواری با قدرت واقعی متناظر مطابقت دارد). به عنوان مثال، فرض کنید موتور دارای جریان پیوسته 20a است (موتور 1000w در 48v). در این حالت باتری باید جریان 20a را برای مدت طولانی تامین کند. افزایش دما کم عمق است (حتی اگر در تابستان دمای بیرون 35 درجه باشد، دمای باتری به بهترین وجه زیر 50 درجه کنترل می شود). علاوه بر این، اگر جریان 20 a در 48 ولت باشد، فشار بیش از حد دو برابر می شود (96 ولت، مانند CPU 3)، و جریان پیوسته به حدود 50 a می رسد. اگر دوست دارید برای مدت طولانی از ولتاژ بیش از حد استفاده کنید، لطفاً باتری را انتخاب کنید که بتواند به طور مداوم جریان 50 a را ارائه دهد (هنوز به افزایش دما توجه کنید). جریان پیوسته طوفان در اینجا ظرفیت اسمی تخلیه باتری تاجر نیست. تاجر ادعا می کند که چند C (یا صدها آمپر) ظرفیت تخلیه باتری است و اگر در این جریان تخلیه شود، باتری گرمای شدید تولید می کند. اگر گرما به اندازه کافی دفع نشود، عمر باتری مختصر خواهد بود. (و محیط باتری خودروهای برقی ما این است که باتری ها روی هم انباشته و خالی می شوند. اساساً هیچ شکافی باقی نمی ماند و بسته بندی آن بسیار سفت است، چه رسد به اینکه چگونه خنک کننده هوا را مجبور به دفع گرما کنیم). محیط استفاده ما بسیار خشن است. جریان تخلیه باتری برای استفاده باید کاهش یابد. ارزیابی قابلیت جریان تخلیه باتری این است که ببینیم افزایش دمای متناظر باتری در این جریان چقدر است.

تنها اصل مورد بحث در اینجا افزایش دمای باتری در حین استفاده است (دمای بالا دشمن مرگبار عمر باتری لیتیومی است). بهتر است دمای باتری را زیر 50 درجه کنترل کنید. (بین 20-30 درجه بهترین است). این همچنین به این معنی است که اگر باتری لیتیومی از نوع ظرفیت باشد (دشارژ زیر 0.5 درجه سانتیگراد)، جریان تخلیه مداوم 20a به ظرفیتی بیش از 40 ساعت نیاز دارد (البته مهمترین چیز به مقاومت داخلی باتری بستگی دارد). اگر باتری لیتیومی از نوع برقی باشد، طبق 1C مرسوم است که به طور مداوم تخلیه شود. حتی باتری لیتیومی با مقاومت داخلی بسیار کم A123 معمولاً بهتر است در دمای 1 درجه سانتیگراد جدا شود (بیشتر از 2 درجه سانتیگراد بهتر نیست، تخلیه 2C فقط برای نیم ساعت قابل استفاده است و خیلی مفید نیست). انتخاب ظرفیت بستگی به اندازه فضای ذخیره سازی خودرو، بودجه مخارج شخصی و محدوده مورد انتظار فعالیت های خودرو دارد. (توانایی کوچک به طور کلی به باتری لیتیومی نوع نیرو نیاز دارد)

5. غربالگری و مونتاژ باتری ها

تابو بزرگ استفاده از باتری های لیتیومی به صورت سری، عدم تعادل شدید خود تخلیه باتری است. تا زمانی که همه به یک اندازه نامتعادل باشند، اشکالی ندارد. مشکل این است که این حالت به طور ناگهانی ناپایدار است. یک باتری خوب خود تخلیه کمی دارد، یک طوفان بد دارای خود تخلیه زیادی است و شرایطی که تخلیه خود کم نباشد یا نباشد به طور کلی از خوب به بد تغییر می کند. دولت، این روند ناپایدار است. بنابراین، لازم است باتری های با خود تخلیه زیاد را غربال کنید و فقط باتری را با خود تخلیه کوچک رها کنید (به طور کلی، خود تخلیه محصولات واجد شرایط کم است و سازنده آن را اندازه گیری کرده است و مشکل این است که بسیاری از محصولات فاقد صلاحیت وارد بازار می شوند).

بر اساس خود تخلیه کوچک، سری با ظرفیت مشابه را انتخاب کنید. حتی اگر برق یکسان نباشد، بر عمر باتری تأثیر نمی گذارد، اما بر توانایی عملکرد کل بسته باتری تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، 15 باتری دارای ظرفیت 20 ساعت هستند و تنها یک باتری 18 ساعت است، بنابراین ظرفیت کل این گروه از باتری ها تنها می تواند 18 ساعت باشد. در پایان استفاده، باتری تمام می شود و برد محافظ محافظت می شود. ولتاژ کل باتری هنوز نسبتاً بالاست (چون ولتاژ 15 باتری دیگر استاندارد است و هنوز برق وجود دارد). بنابراین، ولتاژ حفاظتی دشارژ کل بسته باتری می تواند بگوید که آیا ظرفیت کل بسته باتری یکسان است (به شرطی که هر سلول باتری باید کاملاً شارژ شود زمانی که کل بسته باتری کاملاً شارژ شود). به طور خلاصه، ظرفیت نامتعادل بر عمر باتری تأثیر نمی گذارد بلکه فقط بر توانایی کل گروه تأثیر می گذارد، بنابراین سعی کنید مونتاژی با درجه مشابه انتخاب کنید.

باتری مونتاژ شده باید مقاومت تماس اهمی خوبی بین الکترودها داشته باشد. هرچه مقاومت تماس بین سیم و الکترود کمتر باشد، بهتر است. در غیر این صورت، الکترود با مقاومت تماس قابل توجهی گرم می شود. این گرما در طول الکترود به داخل باتری منتقل می شود و عمر باتری را تحت تأثیر قرار می دهد. البته، تجلی مقاومت قابل توجه مونتاژ، افت ولتاژ قابل توجه بسته باتری تحت جریان تخلیه یکسان است. (بخشی از افت ولتاژ مقاومت داخلی سلول است و بخشی مربوط به مقاومت تماس مونتاژ شده و مقاومت سیم است)

شش، انتخاب برد محافظ و استفاده از شارژ و دشارژ اهمیت دارد

(داده ها برای باتری لیتیوم آهن فسفات، اصل باتری معمولی 3.7 ولت یکسان است، اما اطلاعات متفاوت است)

هدف از برد محافظ محافظت از باتری در برابر شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد، جلوگیری از آسیب جریان بالا به طوفان و متعادل کردن ولتاژ باتری در هنگام شارژ کامل باتری است (قابلیت متعادل کردن آن به طور کلی نسبتاً کم است، بنابراین در صورت وجود برد محافظ باتری خود دشارژ شده، فوق العاده بالانس کردنش چالش برانگیز است و همچنین بردهای محافظی وجود دارند که در هر حالتی تعادل برقرار می کنند، یعنی از ابتدای شارژ شدن جبران می شود که بسیار نادر به نظر می رسد).

برای طول عمر بسته باتری، توصیه می شود ولتاژ شارژ باتری در هیچ زمان از 3.6 ولت بیشتر نباشد، به این معنی که ولتاژ عمل حفاظتی برد محافظ بیشتر از 3.6 ولت نیست و ولتاژ متعادل توصیه می شود. 3.4v-3.5v (هر سلول 3.4v بیش از 99٪ شارژ شده است، به حالت استاتیک اشاره دارد، ولتاژ هنگام شارژ با جریان بالا افزایش می یابد). ولتاژ حفاظت از تخلیه باتری به طور کلی بالاتر از 2.5 ولت است (بالای 2 ولت مشکل بزرگی نیست، به طور کلی شانس کمی برای استفاده از آن کاملاً بدون برق وجود دارد، بنابراین این نیاز زیاد نیست).

حداکثر ولتاژ توصیه شده شارژر (آخرین مرحله شارژ می تواند حالت شارژ با بالاترین ولتاژ ثابت باشد) 3.5 * است، تعداد رشته ها، مانند حدود 56 ولت برای 16 ردیف. معمولاً برای تضمین عمر باتری، شارژ را می توان به طور متوسط ​​3.4 ولت در هر سلول قطع کرد (که اساساً شارژ کامل است). با این حال، از آنجایی که برد محافظ هنوز شروع به تعادل نکرده است، اگر هسته باتری خود تخلیه زیادی داشته باشد، در طول زمان به عنوان یک گروه کامل رفتار خواهد کرد. ظرفیت به تدریج کاهش می یابد. بنابراین، لازم است که هر باتری را به طور منظم به 3.5-3.6 ولت (مانند هر هفته) شارژ کنید و آن را برای چند ساعت نگه دارید (تا زمانی که میانگین بیشتر از ولتاژ شروع یکسان سازی باشد)، خود تخلیه بیشتر است. ، تساوی بیشتر طول می کشد. خود تخلیه باتری های بزرگ به سختی متعادل می شوند و باید حذف شوند. بنابراین هنگام انتخاب یک برد محافظ، سعی کنید حفاظت از اضافه ولتاژ 3.6 ولت را انتخاب کنید و اکولیزاسیون را در حدود 3.5 ولت شروع کنید. (بیشتر حفاظت اضافه ولتاژ در بازار بالای 3.8 ولت است و تعادل بالای 3.6 ولت ایجاد می شود). انتخاب یک ولتاژ راه اندازی متعادل و مناسب مهمتر از ولتاژ حفاظتی است زیرا حداکثر ولتاژ را می توان با تنظیم حداکثر ولتاژ شارژر تنظیم کرد (یعنی برد محافظ معمولاً شانسی برای محافظت در برابر ولتاژ بالا ندارد). با این حال، فرض کنید ولتاژ متعادل بالا است. در این صورت، بسته باتری هیچ شانسی برای تعادل ندارد (مگر اینکه ولتاژ شارژ بیشتر از ولتاژ تعادل باشد، اما این روی عمر باتری تاثیر می گذارد)، سلول به تدریج به دلیل ظرفیت خود تخلیه کاهش می یابد (سلول ایده آل با یک خود تخلیه 0 وجود ندارد).

قابلیت جریان تخلیه مداوم برد محافظ. این بدترین چیزی است که می توان در مورد آن اظهار نظر کرد. زیرا توانایی محدود کننده فعلی برد محافظ بی معنی است. به عنوان مثال، اگر اجازه دهید یک لوله 75nf75 همچنان جریان 50a را عبور دهد (در این زمان، قدرت گرمایش حدود 30 وات است، حداقل دو عدد 60 وات به صورت سری با همان برد پورت)، تا زمانی که یک هیت سینک به اندازه کافی برای دفع وجود داشته باشد. گرما مشکلی نداره می توان آن را در دمای 50 درجه یا حتی بالاتر بدون سوختن لوله نگه داشت. اما نمی توان گفت که این برد محافظ می تواند جریان 50a را دوام بیاورد زیرا اکثر پانل های محافظ همه افراد در جعبه باتری بسیار نزدیک به باتری یا حتی بسته قرار می گیرند. بنابراین چنین دمای بالایی باعث گرم شدن باتری و گرم شدن آن می شود. مشکل اینجاست که دمای بالا دشمن مرگبار طوفان است.

بنابراین، محیط استفاده از برد حفاظتی نحوه انتخاب حد جریان (نه ظرفیت فعلی خود برد حفاظت) را تعیین می کند. فرض کنید برد محافظ از جعبه باتری خارج شده است. در این صورت، تقریباً هر برد حفاظتی با هیت سینک می تواند جریان پیوسته 50 a یا حتی بالاتر را تحمل کند (در این زمان فقط ظرفیت برد محافظ در نظر گرفته می شود و نیازی به نگرانی در مورد افزایش دما که باعث آسیب به دستگاه می شود وجود ندارد. سلول باتری). در مرحله بعد، نویسنده در مورد محیطی صحبت می کند که معمولاً همه از آن در همان فضای محدود باتری استفاده می کنند. در این زمان، حداکثر قدرت گرمایش برد محافظ بهتر است زیر 10 وات کنترل شود (اگر برد حفاظتی کوچک باشد، به 5 وات یا کمتر نیاز دارد، و یک برد حفاظتی با حجم زیاد می تواند بیش از 10 وات باشد، زیرا گرمای خوبی دارد اتلاف می کند. و دما خیلی بالا نخواهد بود). در مورد اینکه چقدر مناسب است، توصیه می شود ادامه دهید. حداکثر دمای کل برد هنگام اعمال جریان از 60 درجه تجاوز نمی کند (50 درجه بهترین است). از نظر تئوری، هرچه دمای برد محافظ کمتر باشد، بهتر است و کمتر روی سلول ها تأثیر می گذارد.

از آنجایی که همان برد پورت به صورت سری به موس الکتریکی شارژ متصل می شود، تولید گرما در همان وضعیت دو برابر برد پورت های مختلف است. برای تولید گرمای یکسان، فقط تعداد لوله ها چهار برابر بیشتر است (تحت فرض همان مدل mos). بیایید محاسبه کنیم، اگر جریان پیوسته 50a باشد، پس مقاومت داخلی mos دو میلی اهم است (5 لوله 75nf75 برای بدست آوردن این مقاومت داخلی معادل نیاز است)، و قدرت گرمایش 50*50*0.002=5w است. در این زمان، این امکان وجود دارد (در واقع، حداکثر ظرفیت جریان 2 میلی اهم مقاومت داخلی بیش از 100a است، مشکلی نیست، اما گرما زیاد است). اگر همان برد پورت باشد، 4 موس مقاومت داخلی 2 میلی اهمی مورد نیاز است (هر دو مقاومت داخلی موازی یک میلی اهم است و سپس به صورت سری وصل می شود، کل مقاومت داخلی برابر با 2 میلیون و 75 لوله استفاده می شود، تعداد کل : 20). فرض کنید جریان پیوسته 100 a اجازه می دهد تا توان گرمایش 10 وات باشد. در آن صورت خطی با مقاومت داخلی 1 میلی اهم مورد نیاز است (البته با اتصال موازی MOS می توان مقاومت داخلی معادل دقیق را بدست آورد). اگر تعداد پورت های مختلف همچنان چهار برابر باشد، اگر جریان پیوسته 100 آمپر هنوز حداکثر توان گرمایش 5 وات را می دهد، می توان از لوله 0.5 میلی اهم استفاده کرد که برای تولید همان جریان پیوسته 50 برابر موس در مقایسه با جریان پیوسته 50 a نیاز دارد. مقدار گرما). بنابراین، هنگام استفاده از برد محافظ، برای کاهش دما، بردی با مقاومت داخلی ناچیز انتخاب کنید. اگر مقاومت داخلی مشخص شده است، لطفا اجازه دهید برد و گرمای بیرون بهتر از بین بروند. برد حفاظتی را انتخاب کنید و به ظرفیت جاری مداوم فروشنده گوش ندهید. فقط کل مقاومت داخلی مدار تخلیه برد محافظ را بپرسید و خودتان آن را محاسبه کنید (بپرسید از چه نوع لوله ای استفاده شده است، چه مقدار استفاده شده است و خودتان محاسبه مقاومت داخلی را بررسی کنید). نویسنده احساس می کند که اگر تحت جریان نامی نامی فروشنده تخلیه شود، افزایش دمای برد محافظ باید نسبتاً زیاد باشد. بنابراین، بهتر است یک برد محافظ با درجه بندی انتخاب کنید. (بگویید 30a پیوسته، می توانید از 50a استفاده کنید، به ثابت 80a نیاز دارید، بهتر است 48a مداوم اسمی بخرید). برای کاربرانی که از CPU XNUMX ولت استفاده می کنند، توصیه می شود که مقاومت داخلی کل برد محافظ بیشتر از دو میلی اهم نباشد.

تفاوت بین برد پورت یکسان و برد پورت متفاوت: برد پورت یکسان برای شارژ و دشارژ خط یکسانی است و شارژ و دشارژ هر دو محافظت می شود.

برد پورت مختلف مستقل از خطوط شارژ و دشارژ است. درگاه شارژ فقط هنگام شارژ از شارژ بیش از حد محافظت می کند و در صورت جدا شدن از درگاه شارژ محافظت نمی کند (اما می تواند کاملاً تخلیه شود، اما ظرفیت فعلی درگاه شارژ معمولاً نسبتاً کم است). پورت تخلیه از تخلیه بیش از حد در هنگام تخلیه محافظت می کند. در صورت شارژ از درگاه تخلیه، شارژ بیش از حد پوشش داده نمی شود (بنابراین شارژ معکوس CPU کاملاً برای برد پورت های مختلف قابل استفاده است. و شارژ معکوس کمتر از انرژی مصرف شده است، بنابراین نگران شارژ بیش از حد نباشید. باتری به دلیل شارژ معکوس. مگر اینکه با پرداخت کامل بیرون بروید، فوراً چند کیلومتر سراشیبی است. اگر شارژ معکوس eabs را شروع کنید، ممکن است باتری را بیش از حد شارژ کنید، اما استفاده منظم از شارژ هرگز شارژ نکنید. از درگاه تخلیه، مگر اینکه دائماً ولتاژ شارژ را کنترل کنید (مانند شارژ موقت اضطراری با جریان بالا در کنار جاده، می توانید از درگاه تخلیه اطمینان کنید و بدون شارژ کامل به سوار شدن خود ادامه دهید، نگران شارژ بیش از حد نباشید)

حداکثر جریان پیوسته موتور خود را محاسبه کنید، باتری با ظرفیت یا توان مناسب را انتخاب کنید که بتواند این جریان ثابت را تامین کند و افزایش دما کنترل می شود. مقاومت داخلی برد محافظ تا حد امکان کوچک است. حفاظت در برابر جریان بیش از حد برد محافظ فقط به حفاظت در برابر اتصال کوتاه و سایر حفاظت های استفاده غیرعادی نیاز دارد (سعی نکنید جریان مورد نیاز کنترلر یا موتور را با محدود کردن پیش نویس برد محافظ محدود کنید). زیرا اگر موتور شما نیاز به جریان 50a داشته باشد از برد محافظ برای تعیین جریان 40a استفاده نمی کنید که باعث حفاظت مکرر می شود. قطع برق ناگهانی کنترلر به راحتی به کنترلر آسیب می رساند.

هفت، تجزیه و تحلیل استاندارد ولتاژ باتری های لیتیوم یون

(1) ولتاژ مدار باز: به ولتاژ باتری لیتیوم یون در حالت غیر کار اشاره دارد. در این زمان هیچ جریانی در جریان نیست. هنگامی که باتری به طور کامل شارژ می شود، اختلاف پتانسیل بین الکترودهای مثبت و منفی باتری معمولاً حدود 3.7 ولت است و حداکثر می تواند به 3.8 ولت برسد.

(2) مربوط به ولتاژ مدار باز ولتاژ کار است، یعنی ولتاژ باتری لیتیوم یون در حالت فعال. در این زمان جریان جریان دارد. از آنجایی که باید بر مقاومت داخلی در هنگام عبور جریان غلبه کرد، ولتاژ کار همیشه کمتر از کل ولتاژ در زمان برق است.

(3) ولتاژ پایان: یعنی باتری پس از قرار گرفتن در یک مقدار ولتاژ خاص که توسط ساختار باتری لیتیوم یون تعیین می شود، نباید همچنان تخلیه شود، معمولاً به دلیل صفحه محافظ، ولتاژ باتری در زمانی که تخلیه خاتمه یافته حدود 2.95 ولت است.

(4) ولتاژ استاندارد: در اصل به ولتاژ استاندارد ولتاژ نامی نیز گفته می شود که به مقدار مورد انتظار اختلاف پتانسیل ناشی از واکنش شیمیایی مواد مثبت و منفی باتری اشاره دارد. ولتاژ نامی باتری لیتیوم یون 3.7 ولت است. مشاهده می شود که ولتاژ استاندارد ولتاژ کاری استاندارد است.

با قضاوت از ولتاژ چهار باتری لیتیوم یونی که در بالا ذکر شد، ولتاژ باتری لیتیوم یون درگیر در حالت کار دارای ولتاژ استاندارد و ولتاژ کاری است. در شرایط غیر کار، ولتاژ باتری لیتیوم یون بین ولتاژ مدار باز و ولتاژ انتهایی به دلیل باتری لیتیوم یون است. واکنش شیمیایی باتری یونی را می توان بارها و بارها استفاده کرد. بنابراین، هنگامی که ولتاژ باتری لیتیوم یون در ولتاژ پایان است، باتری باید شارژ شود. اگر باتری برای مدت طولانی شارژ نشود، عمر باتری کاهش می یابد یا حتی از بین می رود.