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锂离子电池组装如何选配保护板?

2021-10-11 02:47:38

锂离子电池要能更好的应用,充分发挥其效能,配备上合适的电池保护板是必须的。锂离子电池组装应用主要根据实际应用需求而且,比如电池的容量大小,电压大小,充放电电流的大小和使用几个电芯串联或并联等,电池保护板就需要根据这些参数进行选配。

1、锂离子电池容量和充放电大小选择合适的电池保护板

首先要依据自己电机功率(要实际功率,一般骑行速度会对应一个相应实际功率)来计算电池要供应的继续电流。比如电机持续工作电流20a(48v下1000w电机),那么就要电池可以长时间供应20a电流而温升很低(哪怕夏季外面35度温度,电池温度也最好控制在50度以下)。另外假如需要高速行驶,48v下20a电流,超压一倍(96v,比如ecpu3档)后继续电流到50a左右,这样一来,在选择电池保护板的时候,就需要考虑满足这样的参数设定,过低的话可能会烧毁电路板,过高的话可能会烧毁电机。

2、锂离子电池组装电芯数量对保护板参数的影响

锂离子电池电芯之间存在容量差、内阻差、电压差这些因素,电芯数量越多,组成的电池组稳定性越差,对电池保护板性能要求就会越高。

串联使用锂电的大忌是电池自放电严重不均衡。只要大家都相同不均衡没关系,问题是这种状态是急不稳定状态,好的电池自放电很小,要坏的电池自放电很大,自放电不小不大的状态一般是由好转坏的状态,这个过程是不稳定的。

所以要把自放电大的电池筛选出来,只留自放电小的电池配组(一般合格品自放电都小,厂家是测量过的,问题是好多不合格品流入市场)。

在自放电小的基础上,选择容量相似的串联。即使容量不相似也不会影响电池寿命,但是会影响整组电池的可用容量,比如15个容量是20ah,只1个是18ah,那么这组电池总容量只能是18ah。用到最后会是这个电池没电了,保护板要保护了,整组电池电压还比较高(因为其它15个电池电压是正常的,还有电)。

所以整组电池的放电保护电压高低能看出整组电池容量是不是一致(前提是整组电池满电的时候非得每个电芯都洋溢电了)。总之,容量高低不均衡不影响电池寿命,只是影响整组容量,所以尽量选择容量相似的组装。

组装电池非得做到电极间良好的欧姆接触电阻。就是电线和电极接触电阻越小越好,否则接触电阻大电极会发热,这个热量会顺着电极传递给电芯内部影响电池寿命。当然组装电阻大的表现就是同样放电电流下电池包压降大。(压降一部分是电芯内阻,一部分是组装的接触电阻和电线电阻)

3:保护板选择及充放电使用事项(数据针对磷酸铁锂离子电池,一般3.7v电池原理相同,只是数据不同)

保护板目的是用来保护电池戒备过充电和过放电,戒备大电流损坏电池,并且满电时做电池电压均衡(均衡能力一般都比较小,所以假如有自放电大的电芯保护板是很难均衡的,也有任何状态都做均衡的保护板,就是从开始充电就做均衡,犹如很少)。

为了电池包寿命,提议任何时候电池充电电压都不要超过3.6v,意味着保护板保护动作电压不高于3.6v,均衡电压提议3.4v-3.5v(每个电芯3.4v已经充进大于99%电量了,指的静止状态,大电流充电时电压会升高)。电池放电保护电压一般2.5v以上就可以(2v以上问题不大,一般很少有机会用到完全没电,所以这个要求不高)。

充电器提议最高电压(最后一步充电可以为最高恒压充电模式)为3.5*串数,比如16串的为56v左右。平时充电可以每节均匀3.4v截止充电(基本洋溢了),这样电池寿命有保障,但是因为保护板还没开始均衡,假如电芯有自放电大的,会随着时间推移,表现为整组容量逐渐下降

。所以还要定期(比如每周)把电池每节充到3.5v-3.6v并保持几个小时(只要均匀大于均衡启动电压就可以了),自放电越大,均衡要时间越长,自放电过大的电芯已经很难均衡,要剔除。所以选择保护板的时候,尽量选择3.6v过压保护的,3.5v左右启动均衡的。(市场上大部分是3.8v以上过压保护,3.6v以上启动均衡)。

其实选择适宜均衡启动电压比保护电压还紧要,因为最高电压可以靠调节充电器最高电压限制(就是平时让保护板没机会做高压保护),但假如均衡电压高了,电池包没机会均衡(除非充电电压大于均衡电压,但这样影响电池寿命),电芯因自放电容量会慢慢下降(自放电为0的理想电芯是不存在的)。

保护板继续放电电流能力。这个是最不好评论的东西。

因为单说保护板限流能力没意义。比如一个75nf75管你让它继续通过50a电流(这时发热功率大概30w左右,同口板至少2个串联60w),只要有散热片足够散热是没问题的。

可以一直保持在50a甚至更高不烧管。但是你不能说这个保护板能继续50a电流。因为大家的保护板大多都放在电池盒里面和电池离的很近,甚至是近靠着。所以这么高温度会导热电池升温,问题来了,高温是电池的死敌。

所以保护板的使用环境决定了要怎么样选择限流大小(而不是保护板本身电流能力)。

假如是把保护板从电池盒拿出来,那么几乎随便一个带散热片的保护板都能搞定50a继续电流甚至更高(这时只考虑保护板能力,不用担心温升给电芯带来损害)。

下面笔者说说大家常用环境,就是和电池在同一个密闭空间里。这时保护板的最大发热功率最好控制在10w以下(假如是小保护板要5w以下,大体积保护板可以10w以上,因为本身散热好,温度不会太高),至于多少适宜,提议继续电流时整个板子最高温度不超过60度(50度以下最好)。理论上保护板温度越低越好,对电芯越没影响。

同口板因为充电电mos串联,所以同样情况比异口板发热翻倍,为了相同发热,惟有管子数量高4倍(相同型号mos前提下)。

我们计算一下,倘若50a继续电流,那么mos内阻为2毫欧姆(要5个75nf75管才能得到这个等效内阻),发热功率是50*50*0.002=5w。这时是可以的(其实2毫欧姆内阻的mos电流能力100a以上都没问题,但发热大)。

假如是同口板,要4个2毫欧姆内阻mos(每2个并联内阻为1毫欧姆,再串联,总内阻等于2毫欧姆.假如用75管,要总数量20只)。100a继续电流准许发热功率10w的话,要内阻为1毫欧姆的管子(当然可以通过mos并联得到相同等效内阻),假如异口板数量仍是4倍,假如100a继续电流仍最高准许5w发热功率,那么只能用0.5毫欧姆管子,相关于50a继续电流要数量4倍mos才能同样发热量)。

所以在使用保护板时,为了降低温度,选用内阻小的板子,假如内阻已经确定那么请尽量让板子和外界散热好点。选择保护板别听卖家忽悠的继续多少电流能力,就问保护板放电回路总内阻是多少就可以自己算了(问用的什么型号管子,用了多少数量,自己查内阻计算)。

笔者感觉假如真的在卖家标称继续电流下放电,保护板温升应当比较高。所以最好降额选择保护板。

(说50a继续,你用到30a就好了,要50a继续的,最好买80a标称继续的)。使用48vecpu的用户,提议选择保护板总内阻不大于2毫欧姆。

同口板和异口板差别:同口板是充放电同一根线,充电和放电都受保护。

异口板是充电线和放电线独立,充电口只充电时保护过充,假如从充电口放电则不保护(但是完全能放电,不过充电口电流能力一般比较小)。

放电口是放电时保护过放,假如从放电口充电则不保护过充(所以ecpu的反充电对异口板来说是完全能用的。

并且反充进的能量绝比较使用的少,所以不用担心因反充电电池过充了。除非刚洋溢电出门,立即是几公里的下坡,这样一直启动eabs反充电真有可能把电池搞过充,这种情况基本不存在),不过正常使用充电绝对不能从放电口充电,除非自己一直监控充电电压(比如临时路边紧急大电流充电,可以从放电口充电,不要洋溢就持续骑行,不用担心过充)

算好你的电机最大继续电流,选择适宜容量或动力的电池能满足这个继续电流而温升得到控制,选保护板内阻越小越好。保护板过流保护其实只要短路保护等非正常使用保护就好了(千万别想通过保护板限流来限制控制器或电机要电流)。

因为假如你电机要50a电流,你非用保护板限流40a,会导致常常保护,控制器猛然断电反而容易坏控制器。(我的4组电池装车一年半了,从没有一次机会因大电流放电保护板保护过,因为线路没短路过,并且大电流时往往空开就笔直跳掉了,保护板一般准许瞬间大电流)。

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