3.7 V ličio baterijos apsaugos plokštės principas - ličio baterijos pirminių ir įtampos standartų analizė

Platus baterijų panaudojimo spektras

Aukštųjų technologijų kūrimo tikslas – kad jos geriau tarnautų žmonijai. Nuo tada, kai buvo pristatytas 1990 m., ličio jonų baterijos išaugo dėl savo puikių savybių ir buvo plačiai naudojamos visuomenėje. Ličio jonų akumuliatoriai greitai užėmė daugybę sričių, turėdami neprilygstamų pranašumų prieš kitas baterijas, tokias kaip gerai žinomi mobilieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, mažos vaizdo kameros ir kt. Vis daugiau šalių šią bateriją naudoja kariniams tikslams. Programa rodo, kad ličio jonų baterija yra idealus mažas žalias energijos šaltinis.

Antra, pagrindiniai ličio jonų akumuliatorių komponentai

(1) Baterijos dangtelis

(2) Teigiama elektrodą veikianti medžiaga yra ličio kobalto oksidas

(3) Diafragma – speciali kompozicinė membrana

(4) Neigiamas elektrodas – aktyvioji medžiaga yra anglis

(5) Organinis elektrolitas

(6) Akumuliatoriaus dėklas

Trečia, puikus ličio jonų akumuliatorių našumas

(1) Aukšta darbinė įtampa

(2) Didesnė savitoji energija

(3) Ilgas ciklo tarnavimo laikas

(4) Mažas savaiminio išsikrovimo greitis

(5) Nėra atminties efekto

(6) Nėra taršos

Keturi, ličio baterijos tipo ir talpos pasirinkimas

Pirmiausia apskaičiuokite nuolatinę srovę, kurią akumuliatorius turi teikti pagal jūsų variklio galią (reikalinga faktinė galia, o važiavimo greitis paprastai atitinka atitinkamą realią galią). Pavyzdžiui, tarkime, kad variklio nuolatinė srovė yra 20a (1000 W variklis esant 48 V). Tokiu atveju baterija turi tiekti 20a srovę ilgą laiką. Temperatūros kilimas yra nedidelis (net jei vasarą lauke 35 laipsniai šilumos, akumuliatoriaus temperatūrą geriausia kontroliuoti žemiau 50 laipsnių). Be to, jei srovė yra 20a prie 48v, viršslėgis padvigubėja (96v, pvz., CPU 3), o nuolatinė srovė sieks apie 50a. Jei norite ilgą laiką naudoti viršįtampą, rinkitės akumuliatorių, kuris gali nuolat tiekti 50a srovę (vis tiek atkreipkite dėmesį į temperatūros kilimą). Nuolatinė audros srovė čia nėra vardinė prekybininko akumuliatoriaus iškrovimo talpa. Prekybininkas teigia, kad keli C (arba šimtai amperų) yra akumuliatoriaus išsikrovimo talpa, o jei ji išsikraus tokia srove, baterija generuos stiprią šilumą. Jei šiluma nėra tinkamai išsklaidoma, akumuliatoriaus veikimo laikas bus trumpas. (O mūsų elektromobilių akumuliatorių aplinka yra tokia, kad akumuliatoriai kaupiasi ir išsikrauna. Iš esmės nelieka jokių tarpų, o pakuotė labai sandari, o ką jau kalbėti apie tai, kaip priverstinai aušinant orą, kad būtų išsklaidyta šiluma). Mūsų naudojimo aplinka yra labai atšiauri. Norint naudoti, reikia sumažinti akumuliatoriaus išsikrovimo srovę. Įvertinus akumuliatoriaus išsikrovimo srovės pajėgumą, pamatysite, kiek atitinkamai pakyla akumuliatoriaus temperatūra esant šiai srovei.

Vienintelis čia aptariamas principas yra akumuliatoriaus temperatūros kilimas naudojimo metu (aukšta temperatūra yra mirtinas ličio baterijos veikimo priešas). Geriausia, kad akumuliatoriaus temperatūra būtų žemesnė nei 50 laipsnių. (geriausia 20-30 laipsnių). Tai taip pat reiškia, kad jei tai talpos tipo ličio baterija (išsikraunama žemiau 0.5C), 20a nuolatinio iškrovimo srovei reikia didesnės nei 40ah talpos (žinoma, svarbiausia priklauso nuo akumuliatoriaus vidinės varžos). Jei tai maitinimo tipo ličio baterija, įprasta nuolat išsikrauti pagal 1C. Net A123 itin mažos vidinės varžos galios tipo ličio bateriją dažniausiai geriausia išimti esant 1C (geriau ne daugiau kaip 2C, 2C iškrovą galima naudoti tik pusvalandį, ir tai nėra labai naudinga). Talpos pasirinkimas priklauso nuo automobilio sandėliavimo vietos dydžio, asmeninių išlaidų biudžeto ir numatomo automobilio veiklos spektro. (Nedidelis pajėgumas paprastai reikalauja maitinimo tipo ličio baterijos)

5. Akumuliatorių patikra ir surinkimas

Didelis ličio akumuliatorių serijinio naudojimo tabu yra didelis akumuliatoriaus savaiminio išsikrovimo disbalansas. Kol visi vienodai nesubalansuoti, viskas gerai. Problema ta, kad ši būsena staiga tampa nestabili. Geras akumuliatorius turi nedidelį savaiminį išsikrovimą, blogą audrą – didelį savaiminį išsikrovimą, o būklė, kai savaiminis išsikrovimas nėra mažas arba nėra, paprastai keičiama iš geros į blogą. Šis procesas yra nestabilus. Todėl būtina atrinkti akumuliatorius su dideliu savaiminio išsikrovimu ir palikti tik mažo savaiminio išsikrovimo akumuliatorių (paprastai kvalifikuotų gaminių savaiminis išsikrovimas yra mažas, o gamintojas jį pamatavo, o problema yra ta, kad į rinką patenka daug nekvalifikuotų produktų).

Atsižvelgdami į mažą savaiminį išsikrovimą, pasirinkite panašios talpos serijas. Net jei galia nėra identiška, tai neturės įtakos akumuliatoriaus veikimo laikui, tačiau turės įtakos viso baterijos bloko funkcinei galiai. Pavyzdžiui, 15 baterijų talpa yra 20ah, o tik vienas akumuliatorius yra 18ah, todėl bendra šios grupės baterijų talpa gali būti tik 18ah. Naudojimo pabaigoje baterija išsikraus, o apsaugos plokštė bus apsaugota. Viso akumuliatoriaus įtampa vis dar gana aukšta (nes kitų 15 baterijų įtampa standartinė, o elektros dar yra). Todėl viso akumuliatoriaus bloko apsaugos nuo išsikrovimo įtampa gali pasakyti, ar viso akumuliatoriaus talpa yra vienoda (su sąlyga, kad kiekvienas akumuliatoriaus elementas turi būti visiškai įkrautas, kai visas akumuliatorius yra visiškai įkrautas). Trumpai tariant, nesubalansuota talpa neturi įtakos akumuliatoriaus veikimo laikui, o tik visos grupės pajėgumui, todėl stenkitės pasirinkti panašaus laipsnio agregatą.

Surinkta baterija turi pasiekti gerą ominį kontaktinį varžą tarp elektrodų. Kuo mažesnė kontaktinė varža tarp laido ir elektrodo, tuo geriau; priešingu atveju elektrodas, turintis didelę kontaktinę varžą, įkais. Ši šiluma bus perduota į akumuliatoriaus vidų išilgai elektrodo ir turės įtakos baterijos veikimo laikui. Žinoma, didelės surinkimo varžos pasireiškimas yra didelis akumuliatoriaus įtampos kritimas esant tokiai pačiai iškrovimo srovei. (Dalis įtampos kritimo yra vidinė elemento varža, o dalis yra surinkta kontaktinė varža ir laido varža)

Šeši, apsaugos plokštės pasirinkimas ir įkrovimas bei iškrovimas yra svarbūs

(Duomenys skirti ličio geležies fosfato baterijaĮprastos 3.7 V baterijos veikimo principas yra tas pats, tačiau informacija skiriasi)

Apsaugos plokštės paskirtis yra apsaugoti akumuliatorių nuo perkrovimo ir iškrovimo, neleisti stipriai srovei pakenkti audrai ir subalansuoti akumuliatoriaus įtampą, kai akumuliatorius yra visiškai įkrautas (balansavimo galimybė paprastai yra palyginti maža, todėl jei yra savaime išsikraunančios baterijos apsaugos plokštės, tai išskirtinai Iššūkis subalansuoti, taip pat yra apsauginių plokščių, kurios balansuoja bet kokioje būsenoje, tai yra, kompensacija atliekama nuo įkrovimo pradžios, o tai atrodo labai retai).

Akumuliatoriaus naudojimo laikui rekomenduojama, kad akumuliatoriaus įkrovimo įtampa bet kuriuo metu neviršytų 3.6 V, o tai reiškia, kad apsaugos plokštės apsauginio veikimo įtampa yra ne didesnė kaip 3.6 V, o subalansuotą įtampą rekomenduojama 3.4v-3.5v (kiekvienas 3.4v elementas buvo įkrautas daugiau nei 99% Akumuliatoriaus, nurodo statinę būseną, įtampa padidės įkraunant didele srove). Akumuliatoriaus iškrovimo apsaugos įtampa paprastai yra didesnė nei 2.5 V (virš 2 V nėra didelė problema, paprastai yra mažai galimybių jį naudoti visiškai be maitinimo, todėl šis reikalavimas nėra didelis).

Rekomenduojama maksimali įkroviklio įtampa (paskutiniu įkrovimo žingsniu gali būti aukščiausios pastovios įtampos įkrovimo režimas) yra 3.5*, stygų skaičius, pvz., apie 56v 16 eilučių. Paprastai įkrovimas gali būti nutrauktas esant vidutiniškai 3.4 V vienam elementui (iš esmės visiškai įkrautam), kad būtų užtikrintas akumuliatoriaus veikimo laikas. Vis dėlto, kadangi apsaugos plokštė dar nepradėjo balansuoti, jei akumuliatoriaus šerdyje yra didelis savaiminis išsikrovimas, laikui bėgant ji elgsis kaip visa grupė; pajėgumas palaipsniui mažėja. Todėl kiekvieną akumuliatorių būtina reguliariai įkrauti iki 3.5–3.6 V (pavyzdžiui, kas savaitę) ir palaikyti keletą valandų (jei vidutinė yra didesnė už išlyginimo pradinę įtampą), tuo didesnis savaiminis išsikrovimas. , tuo ilgiau užtruks išlyginimas. Savaime išsikraunančios Negabaritinės baterijos yra sunkiai subalansuotos ir turi būti pašalintos. Taigi rinkdamiesi apsauginę plokštę pasistenkite rinktis 3.6v viršįtampio apsaugą ir išlyginimą pradėkite nuo 3.5v. (Didžioji dalis apsaugos nuo viršįtampių rinkoje yra didesnė nei 3.8 V, o pusiausvyra susidaro virš 3.6 V). Pasirinkti tinkamą subalansuotą paleidimo įtampą yra svarbiau nei apsauginę įtampą, nes maksimalią įtampą galima reguliuoti reguliuojant maksimalią įkroviklio įtampos ribą (tai yra, apsaugos plokštė paprastai neturi galimybės atlikti aukštos įtampos apsaugos). Vis dėlto tarkime, kad subalansuota įtampa yra didelė. Tokiu atveju akumuliatorius neturi galimybės subalansuoti (nebent įkrovimo įtampa yra didesnė už pusiausvyros įtampą, bet tai turi įtakos akumuliatoriaus veikimo laikui), elementas palaipsniui mažės dėl savaiminio išsikrovimo pajėgumo (idealus elementas su savaiminio išsikrovimo 0 nėra).

Apsaugos plokštės nuolatinė iškrovimo srovė. Tai blogiausia komentuoti. Nes srovės ribojimo apsaugos plokštės galimybė yra beprasmė. Pavyzdžiui, jei leisite 75nf75 vamzdžiui toliau praleisti 50a srovę (šiuo metu šildymo galia yra apie 30 W, mažiausiai du 60 W nuosekliai su ta pačia prievado plokšte), kol yra pakankamai šilumos kriauklės, kad išsklaidytų. karštis, nėra problemų. Galima laikyti 50a ar net aukštesnėje temperatūroje nedeginant vamzdelio. Tačiau negalima sakyti, kad ši apsaugos plokštė gali atlaikyti 50a srovę, nes dauguma visų apsauginių skydelių yra dedami į akumuliatoriaus dėžutę labai arti akumuliatoriaus ar net arti. Todėl tokia aukšta temperatūra įkais bateriją ir įkais. Problema ta, kad aukšta temperatūra yra mirtinas audros priešas.

Todėl apsaugos plokštės naudojimo aplinka lemia, kaip pasirinkti srovės ribą (ne pačios apsaugos plokštės srovės pajėgumą). Tarkime, kad apsaugos plokštė išimama iš akumuliatoriaus dėžutės. Tokiu atveju beveik bet kuri apsaugos plokštė su aušintuvu gali atlaikyti nepertraukiamą 50a ar net didesnę srovę (šiuo metu atsižvelgiama tik į apsaugos plokštės talpą ir nereikia jaudintis dėl temperatūros kilimo, galinčio sugadinti akumuliatoriaus elementą). Toliau autorius pasakoja apie aplinką, kurią paprastai naudoja visi, toje pačioje uždaroje erdvėje kaip ir baterija. Šiuo metu maksimali apsaugos plokštės šildymo galia geriausiai valdoma žemiau 10w (jei tai maža apsauginė plokštė, jai reikia 5w ar mažiau, o didelės apimties apsaugos plokštė gali būti didesnė nei 10w, nes gerai išsklaido šilumą ir temperatūra nebus per aukšta). Kalbant apie tai, kiek tinkama, rekomenduojama tęsti. Maksimali visos plokštės temperatūra veikiant srovei neviršija 60 laipsnių (geriausia 50 laipsnių). Teoriškai, kuo žemesnė apsaugos plokštės temperatūra, tuo geriau ir mažiau ji paveiks ląsteles.

Kadangi ta pati prievado plokštė yra nuosekliai sujungta su įkraunančia elektrine MO, šilumos generavimas toje pačioje situacijoje yra dvigubai didesnis nei skirtingos prievado plokštės. Tam pačiam šilumos generavimui tik vamzdžių skaičius yra keturis kartus didesnis (pagal to paties modelio mos prielaidą). Paskaičiuokime, jei 50a nuolatinė srovė, tai mos vidinė varža yra du miliomai (tam lygiavertei vidinei varžai gauti reikia 5 75nf75 vamzdžių), o šildymo galia 50*50*0.002=5w. Šiuo metu tai įmanoma (tiesą sakant, 2 miliomų vidinės varžos mos srovės galia yra didesnė nei 100a, tai nėra problema, bet karštis yra didelis). Jei tai ta pati prievado plokštė, reikia 4 2 miliohm vidinės varžos mos (kiekvienos dvi lygiagrečios vidinės varžos yra po vieną miliomą, o tada sujungtos nuosekliai, bendra vidinė varža yra lygi 2 milijonams 75 vamzdžiai naudojami, bendras skaičius yra 20). Tarkime, kad 100a nuolatinė srovė leidžia šildymo galiai būti 10w. Tokiu atveju reikalinga linija, kurios vidinė varža yra 1 miliohmas (žinoma, tikslią lygiavertę vidinę varžą galima gauti lygiagrečiai sujungus MOS). Jei skirtingų prievadų skaičius vis dar yra keturis kartus, jei 100a nuolatinė srovė vis dar leidžia maksimalią 5w šildymo galią, tada galima naudoti tik 0.5 miliohm vamzdį, kuriam reikia keturis kartus daugiau mos, palyginti su 50a nuolatine srove, kad būtų sukurta tokia pati. šilumos kiekis). Todėl, norėdami sumažinti temperatūrą, naudodami apsauginę plokštę rinkitės plokštę, kurios vidinis pasipriešinimas yra nereikšmingas. Jei vidinė varža buvo nustatyta, leiskite plokštei ir išorinei šilumai geriau išsisklaidyti. Pasirinkite apsaugos plokštę ir neklausykite pardavėjo nuolatinės srovės galios. Tiesiog paklauskite apsaugos plokštės iškrovimo grandinės vidinės varžos ir patys ją apskaičiuokite (paklauskite, kokio tipo vamzdis naudojamas, kiek sunaudojama, o vidinės varžos skaičiavimą patikrinkite patys). Autorius mano, kad jei jis iškraunamas pagal pardavėjo vardinę nuolatinę srovę, apsaugos plokštės temperatūros kilimas turėtų būti gana didelis. Todėl geriausia pasirinkti apsauginę plokštę su sumažinimu. (Tarkime 50a nepertraukiamas, galite naudoti 30a, reikia 50a konstantos, geriausia pirkti 80a vardinį nuolatinį). Vartotojams, kurie naudoja 48v centrinį procesorių, rekomenduojama, kad bendra vidinė apsaugos plokštės varža būtų ne didesnė kaip du miliohmai.

Skirtumas tarp tos pačios prievado plokštės ir skirtingos prievado plokštės: ta pati prievado plokštė yra ta pati įkrovimo ir iškrovimo linija, o įkrovimas ir iškrovimas yra apsaugoti.

Skirtinga prievado plokštė nepriklauso nuo įkrovimo ir iškrovimo linijų. Įkrovimo prievadas apsaugo tik nuo perkrovimo kraunant ir neapsaugo, jei jis yra išimtas iš įkrovimo prievado (tačiau jis gali visiškai išsikrauti, tačiau įkrovimo prievado srovė paprastai yra palyginti maža). Iškrovimo anga apsaugo nuo per didelio iškrovimo iškrovimo metu. Jei įkraunama iš iškrovimo prievado, per didelis įkrovimas nėra taikomas (todėl atvirkštinis procesoriaus įkrovimas yra visiškai tinkamas skirtingoms prievadų plokštėms. Ir atvirkštinis įkrovimas yra mažesnis nei sunaudojama energija, todėl nesijaudinkite dėl per didelio įkrovimo baterija del atvirkštinio krovimo.Nebent išvažiuotum su pilna apmokėjimu,tai iš karto keli kilometrai žemyn.Jei vis paleisite eabs atbulinį įkrovimą,galima perkrauti akumuliatorių,ko nėra),tačiau reguliarus įkrovimo naudojimas Niekada nekraukite iš iškrovimo prievado, nebent nuolat stebite įkrovimo įtampą (pvz., laikinas avarinis didelės srovės įkrovimas kelyje, galite pasitikėti iš iškrovimo prievado ir toliau važiuoti visiškai neįsikrovę, nesijaudinkite dėl per didelio įkrovimo)

Apskaičiuokite didžiausią nuolatinę savo variklio srovę, pasirinkite tinkamos talpos ar galios akumuliatorių, kuris gali atitikti šią nuolatinę srovę, ir temperatūros kilimas bus kontroliuojamas. Apsaugos plokštės vidinė varža yra kuo mažesnė. Apsaugos plokštės apsaugai nuo viršsrovių reikia tik apsaugos nuo trumpojo jungimo ir kitos nenormalaus naudojimo apsaugos (nesistenkite apriboti valdikliui ar varikliui reikalingos srovės ribodami apsaugos plokštės trauką). Nes jei jūsų varikliui reikia 50a srovės, jūs nenaudojate apsaugos plokštės srovei 40a nustatyti, o tai sukels dažną apsaugą. Staigus valdiklio elektros energijos tiekimas lengvai sugadins valdiklį.

Septyni, įtampos standartinė ličio jonų akumuliatorių analizė

(1) Atviros grandinės įtampa: reiškia ličio jonų akumuliatoriaus įtampą neveikiančioje būsenoje. Šiuo metu srovė neteka. Kai akumuliatorius visiškai įkrautas, potencialų skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo akumuliatoriaus elektrodų paprastai yra apie 3.7 V, o didžiausias gali siekti 3.8 V;

(2) Atvirosios grandinės įtampą atitinka darbinė įtampa, tai yra, aktyvios būsenos ličio jonų akumuliatoriaus įtampa. Šiuo metu teka srovė. Kadangi reikia įveikti vidinę varžą, kai teka srovė, darbo įtampa visada yra mažesnė už bendrą įtampą elektros energijos tiekimo metu;

(3) Išjungimo įtampa: tai yra, akumuliatorius neturėtų toliau išsikrauti po to, kai nustatoma tam tikra įtampos vertė, kurią lemia ličio jonų akumuliatoriaus struktūra, paprastai dėl apsauginės plokštės, akumuliatoriaus įtampa, kai iškrovimas nutraukiamas yra apie 2.95 V;

(4) Standartinė įtampa: iš esmės standartinė įtampa taip pat vadinama vardine įtampa, kuri reiškia numatomą potencialų skirtumo, kurį sukelia akumuliatoriaus teigiamų ir neigiamų medžiagų cheminė reakcija, vertę. Nominali ličio jonų akumuliatoriaus įtampa yra 3.7 V. Matyti, kad standartinė įtampa yra Standartinė darbinė įtampa;

Sprendžiant iš keturių aukščiau paminėtų ličio jonų baterijų įtampos, darbinėje būsenoje esančio ličio jonų akumuliatoriaus įtampa turi standartinę ir darbinę įtampą. Neveikiančioje būsenoje ličio jonų akumuliatoriaus įtampa yra tarp atviros grandinės įtampos ir galinės įtampos dėl ličio jonų akumuliatoriaus. Cheminė jonų akumuliatoriaus reakcija gali būti naudojama pakartotinai. Todėl, kai ličio jonų akumuliatoriaus įtampa yra tokia pat, kaip galinė įtampa, akumuliatorių reikia įkrauti. Jei akumuliatorius nebus įkraunamas ilgą laiką, akumuliatoriaus tarnavimo laikas sutrumpės arba jis bus išmestas į metalo laužą.