Прынцып платы абароны літыевай батарэі 3.7 У - аналіз першасных стандартаў і стандартаў напружання літыевай батарэі

Шырокі спектр выкарыстання батарэек

Мэтай развіцця высокіх тэхналогій з'яўляецца тое, каб яны лепш служылі чалавецтву. З моманту свайго ўвядзення ў 1990 годзе літый-іённыя батарэі павялічыліся дзякуючы сваёй выдатнай прадукцыйнасці і шырока выкарыстоўваюцца ў грамадстве. Літый-іённыя батарэі хутка занялі многія вобласці з непараўнальнымі перавагамі перад іншымі батарэямі, такімі як добра вядомыя мабільныя тэлефоны, ноўтбукі, невялікія відэакамеры і г. д. Усё больш краін выкарыстоўваюць гэты акумулятар у ваенных мэтах. Прыкладанне паказвае, што літый-іённы акумулятар з'яўляецца ідэальным невялікім зялёным крыніцай энергіі.

Па-другое, асноўныя кампаненты літый-іённых акумулятараў

(1) Вечка батарэі

(2) станоўчым электродам з'яўляецца аксід літый-кобальту

(3) Дыяфрагма - спецыяльная кампазітная мембрана

(4) Адмоўны электрод - актыўны матэрыял - вуглярод

(5) Арганічны электраліт

(6) Корпус батарэі

Па-трэцяе, найвышэйшая прадукцыйнасць літый-іённых акумулятараў

(1) Высокае працоўнае напружанне

(2) Большая ўдзельная энергія

(3) Доўгі цыкл жыцця

(4) Нізкая хуткасць самаразраду

(5) Няма эфекту памяці

(6) Няма забруджвання

Чатыры, тып літыевай батарэі і выбар ёмістасці

Спачатку разлічыце бесперапынны ток, які павінен забяспечыць акумулятар, зыходзячы з магутнасці вашага рухавіка (патрабуецца фактычная магутнасць, і, як правіла, хуткасць язды адпавядае адпаведнай рэальнай магутнасці). Напрыклад, выкажам здагадку, што рухавік мае бесперапынны ток 20а (рухавік 1000 Вт пры напрузе 48 В). У гэтым выпадку акумулятар павінен забяспечваць ток 20а на працягу доўгага часу. Павышэнне тэмпературы невялікае (нават калі летам на вуліцы 35 градусаў, тэмпературу батарэі лепш кантраляваць ніжэй за 50 градусаў). Акрамя таго, калі ток складае 20a пры напрузе 48v, залішні ціск падвойваецца (96v, напрыклад, CPU 3), і бесперапынны ток дасягне прыкладна 50a. Калі вы хочаце выкарыстоўваць перанапружанне на працягу доўгага часу, калі ласка, выбірайце батарэю, якая можа бесперапынна забяспечваць ток 50а (усё ж звярніце ўвагу на павышэнне тэмпературы). Бесперапынны ток навальніцы тут не з'яўляецца намінальнай ёмістасцю разраду батарэі гандляра. Гандляр сцвярджае, што разрадная ёмістасць акумулятара складае некалькі С (або сотні ампер), і калі ён разраджаецца пры такім току, акумулятар будзе моцна награвацца. Калі цяпло не рассейваецца належным чынам, тэрмін службы батарэі будзе кароткім. (А асяроддзе акумулятараў нашых электрамабіляў заключаецца ў тым, што батарэі складваюцца ў кучу і разраджаюцца. У прынцыпе, шчылін не застаецца, а ўпакоўка вельмі шчыльная, не кажучы ўжо пра тое, як прымусіць паветранае астуджэнне для рассейвання цяпла). Наша асяроддзе выкарыстання вельмі жорсткае. Для выкарыстання неабходна паменшыць ток разраду акумулятара. Ацэнка магчымасці току разраду акумулятара заключаецца ў тым, каб убачыць, наколькі адпаведнае павышэнне тэмпературы батарэі пры гэтым току.

Адзіны прынцып, які абмяркоўваецца тут, - гэта павышэнне тэмпературы батарэі падчас выкарыстання (высокая тэмпература з'яўляецца смяротным ворагам жыцця літыевай батарэі). Лепш за ўсё кантраляваць тэмпературу батарэі ніжэй за 50 градусаў. (Паміж 20-30 градусаў лепш за ўсё). Гэта таксама азначае, што калі гэта літыевы акумулятар ёмістасці (разраджаны ніжэй 0.5C), то бесперапынны ток разраду 20a патрабуе ёмістасці больш за 40ah (вядома, самае важнае залежыць ад унутранага супраціву батарэі). Калі гэта літыевы акумулятар сілавога тыпу, то яго прынята бесперапынна разраджаць па 1С. Нават літыевую батарэю з звышнізкім унутраным супраціўленнем A123 звычайна лепш здымаць пры тэмпературы 1C (лепш не больш за 2C, разрад 2C можна выкарыстоўваць толькі паўгадзіны, і гэта не вельмі карысна). Выбар ёмістасці залежыць ад памеру месца для захоўвання аўтамабіля, бюджэту асабістых выдаткаў і чаканага спектру дзейнасці аўтамабіля. (Невялікая здольнасць звычайна патрабуе літыевага акумулятара)

5. Экранізацыя і зборка батарэй

Вялікае табу на выкарыстанне літыевых батарэй паслядоўна - гэта сур'ёзны дысбаланс самаразраду батарэі. Пакуль усе аднолькава неўраўнаважаныя, усё ў парадку. Праблема ў тым, што гэты стан рэзка няўстойлівы. Добрая батарэя мае невялікі самаразрад, дрэнная бура мае вялікі самаразрад, а стан, калі самаразрад не малы ці не, звычайна змяняецца з добрага на дрэнны. Дзяржава, гэты працэс нестабільны. Такім чынам, неабходна адсеяць батарэі з вялікім самаразрадам і пакінуць толькі батарэі з малым самаразрадам (як правіла, самаразрад кваліфікаваных прадуктаў невялікі, і вытворца яго вымераў, і праблема ў тым, што шмат некваліфікаваных прадуктаў паступае на рынак).

Зыходзячы з невялікіх самаразрадаў, выбірайце серыю з падобнай магутнасцю. Нават калі магутнасць не ідэнтычная, гэта не паўплывае на тэрмін службы батарэі, але паўплывае на функцыянальныя магчымасці ўсяго акумулятара. Напрыклад, 15 батарэй маюць ёмістасць 20 Ач, і толькі адна батарэя мае ёмістасць 18 Ач, таму агульная ёмістасць гэтай групы батарэй можа складаць толькі 18 Ач. У канцы выкарыстання батарэя разрадзіцца, а плата абароны будзе абаронена. Напружанне ўсёй батарэі ўсё яшчэ адносна высокае (таму што напружанне астатніх 15 батарэй стандартнае, а электрычнасць яшчэ ёсць). Такім чынам, напружанне абароны ад разраду ўсяго акумулятара можа вызначыць, ці аднолькавая ёмістасць усяго акумулятара (пры ўмове, што кожны элемент батарэі павінен быць цалкам зараджаны, калі ўвесь акумулятар цалкам зараджаны). Карацей кажучы, незбалансаваная ёмістасць не ўплывае на тэрмін службы батарэі, а ўплывае толькі на здольнасць усёй групы, таму паспрабуйце выбраць зборку падобнай ступені.

Сабраная батарэя павінна дасягнуць добрага омічнага кантактнага супраціўлення паміж электродамі. Чым менш кантактнае супраціўленне паміж дротам і электродам, тым лепш; у адваротным выпадку электрод са значным кантактным супрацівам будзе награвацца. Гэта цяпло будзе перадавацца ўнутры батарэі ўздоўж электрода і паўплываць на тэрмін службы батарэі. Вядома, праявай значнага мантажнага супраціўлення з'яўляецца значнае падзенне напружання акумулятара пры тым жа разрадным току. (Частка падзення напружання - гэта ўнутранае супраціўленне ячэйкі, а частка - гэта сабранае кантактнае супраціўленне і супраціў провада)

Шэсць, выбар платы абароны і выкарыстанне зарадкі і разрадкі мае значэнне

(Дадзеныя для літыева-фасфатная батарэя жалеза, прынцып звычайнай батарэі 3.7 вольта той жа, але інфармацыя іншая)

Мэтай ахоўнай платы з'яўляецца абарона акумулятара ад перазарадкі і разрадкі, прадухіленне пашкоджання моцнага току ад навальніцы і балансавання напружання батарэі, калі батарэя цалкам зараджана (магчымасць балансавання, як правіла, адносна невялікая, таму, калі ёсць самаразрадная плата абароны акумулятара, яна выключна складаная для балансавання, а таксама ёсць платы абароны, якія балансуюць у любым стане, гэта значыць кампенсацыя выконваецца з пачатку зарадкі, што, здаецца, вельмі рэдка).

На працягу тэрміну службы акумулятара рэкамендуецца, каб напружанне зарадкі акумулятара ў любы момант не перавышала 3.6 В, гэта азначае, што напружанне ахоўнага дзеяння ахоўнай платы не вышэй за 3.6 В, а збалансаванае напружанне рэкамендуецца 3.4v-3.5v (кожны элемент 3.4v быў зараджаны больш чым на 99% батарэі, адносіцца да статычнага стану, напружанне будзе павялічвацца пры зарадцы вялікім токам). Напружанне абароны ад разраду акумулятара звычайна вышэй за 2.5 В (вышэй за 2 В не з'яўляецца вялікай праблемай, як правіла, мала шанцаў выкарыстоўваць яго цалкам без сілкавання, таму гэта патрабаванне не з'яўляецца высокім).

Рэкамендуемае максімальнае напружанне зараднай прылады (апошнім крокам зарадкі можа быць рэжым зарадкі з самым высокім пастаянным напружаннем) - 3.5*, колькасць радкоў, напрыклад, каля 56В для 16 радкоў. Звычайна зарадка можа быць адрэзана ў сярэднім на 3.4 В на элемент (у асноўным цалкам зараджаны), каб гарантаваць тэрмін службы батарэі. Тым не менш, паколькі плата абароны яшчэ не пачала балансаваць, калі ядро ​​батарэі мае вялікі самаразрад, з часам яна будзе паводзіць сябе як цэлая група; ёмістасць паступова памяншаецца. Такім чынам, неабходна рэгулярна зараджаць кожную батарэю да 3.5-3.6 В (напрыклад, кожны тыдзень) і трымаць яе на працягу некалькіх гадзін (пакуль сярэдняе большае за пускавое напружанне выраўноўвання), тым больш самаразрад , тым даўжэй зойме выраўноўванне. Самаразрадныя батарэі вялікага памеру цяжка збалансаваць і іх трэба ліквідаваць. Таму, выбіраючы плату абароны, паспрабуйце выбраць абарону ад перанапружання 3.6 В і пачніце выраўноўванне каля 3.5 В. (Большая частка абароны ад перанапружання на рынку вышэй 3.8 В, а раўнавага ўтвараецца вышэй 3.6 В). Выбар падыходнага збалансаванага пускавога напружання больш важны, чым ахоўнае напружанне, таму што максімальнае напружанне можна адрэгуляваць шляхам рэгулявання мяжы максімальнага напружання зараднай прылады (гэта значыць, плата абароны звычайна не мае шанцаў зрабіць абарону ад высокага напружання). Тым не менш, выкажам здагадку, што збалансаванае напружанне высокае. У гэтым выпадку акумулятар не мае магчымасці збалансаваць (калі толькі напружанне зарадкі не будзе большае за раўнаважнае напружанне, але гэта ўплывае на тэрмін службы батарэі), ячэйка будзе паступова памяншацца з-за ёмістасці самаразрадкі (ідэальны элемент з самаразрад 0 не існуе).

Магчымасць бесперапыннага току разраду платы абароны. Гэта самае страшнае, што можна каментаваць. Таму што ток абмежавальнай здольнасці платы абароны бессэнсоўны. Напрыклад, калі вы дазволіце трубцы 75nf75 працягваць прапускаць ток 50а (у гэты час магутнасць нагрэву складае каля 30 Вт, па меншай меры два 60 Вт паслядоўна з адной і той жа платай порта), пакуль ёсць цеплаадвод, дастатковы для рассейвання цяпло, няма ніякіх праблем. Яго можна падтрымліваць пры тэмпературы 50a або нават вышэй, не спальваючы трубку. Але нельга сказаць, што гэтая ахоўная плата можа вытрымліваць ток 50 а, таму што большасць ахоўных панэляў усіх размешчаны ў акумулятарнай скрынцы вельмі блізка да батарэі ці нават блізка. Таму такая высокая тэмпература будзе награваць батарэю і награвацца. Праблема ў тым, што высокая тэмпература - смяротны вораг шторму.

Такім чынам, асяроддзе выкарыстання ахоўнай платы вызначае, як выбраць мяжу току (а не бягучую магутнасць самой ахоўнай платы). Выкажам здагадку, што плата абароны дастаецца з акумулятарнай скрынкі. У гэтым выпадку практычна любая ахоўная плата з цеплаадводам можа вытрымліваць бесперапынны ток 50a або нават вышэй (у гэты час улічваецца толькі ёмістасць платы абароны, і няма неабходнасці турбавацца аб тым, што павышэнне тэмпературы можа выклікаць пашкоджанне акумулятар). Далей аўтар распавядае пра асяроддзе, якім звычайна карыстаюцца ўсе, у той жа замкнёнай прасторы, што і батарэя. У гэты час максімальную магутнасць нагрэву ахоўнай платы лепш за ўсё кантраляваць ніжэй за 10 Вт (калі гэта невялікая ахоўная плата, ёй трэба 5 Вт або менш, а плата абароны вялікага аб'ёму можа быць больш за 10 Вт, таму што яна мае добрае цеплаадвядзенне і тэмпература не будзе занадта высокай). Што тычыцца таго, колькі падыходзіць, рэкамендуецца працягваць. Максімальная тэмпература ўсёй дошкі пры падачы току не перавышае 60 градусаў (лепш за ўсё 50 градусаў). Тэарэтычна, чым ніжэй тэмпература ахоўнай дошкі, тым лепш, і тым менш яна будзе ўплываць на клеткі.

Паколькі адна і тая ж плата порта злучана паслядоўна з зараднай электрычнай сеткай, выпрацоўка цяпла ў той жа сітуацыі ўдвая больш, чым у розных партовых платах. Пры тым жа выпрацоўцы цяпла толькі колькасць трубак у чатыры разы больш (пры ўмове той жа мадэлі mos). Давайце вылічым, калі бесперапынны ток 50a, то ўнутранае супраціўленне mos роўна два міліома (для атрымання гэтага эквівалентнага ўнутранага супраціву неабходна 5 трубак 75nf75), а магутнасць нагрэву роўная 50*50*0.002=5w. У гэты час гэта магчыма (на самай справе, магутнасць току mos 2 міліома ўнутранага супраціву больш за 100 а, гэта не праблема, але цяпло вялікі). Калі гэта тая ж партавая плата, неабходныя 4 2 міліома ўнутранага супраціву mos (кожныя два паралельных ўнутраных супраціву роўны 2 міліом, а затым злучаныя паслядоўна, агульнае ўнутранае супраціўленне роўна 75 мільёнам выкарыстоўваецца 20 трубак, агульная колькасць роўная 100). Выкажам здагадку, што бесперапынны ток 10a дазваляе магутнасці нагрэву складаць 1 Вт. У гэтым выпадку патрабуецца лінія з унутраным супраціўленнем 100 міліом (вядома, дакладнае эквівалентнае ўнутранае супраціўленне можна атрымаць пры паралельным злучэнні МОП). Калі колькасць розных партоў па-ранейшаму ў чатыры разы, калі бесперапынны ток 5a па-ранейшаму дазваляе максімальную магутнасць нагрэву 0.5 Вт, то можна выкарыстоўваць толькі трубку 50 міліома, што патрабуе ў чатыры разы большай колькасці mos у параўнанні з бесперапынным токам 50a для стварэння таго ж колькасць цяпла). Таму пры выкарыстанні ахоўнай дошкі выбірайце дошку з нязначным унутраным супрацівам, каб знізіць тэмпературу. Калі ўнутранае супраціўленне было вызначана, дайце плаце і вонкавым цяпла лепш рассейвацца. Выбірайце ахоўную плату і не слухайце бесперапынную магутнасць току прадаўца. Проста запытайце агульнае ўнутранае супраціўленне разраднай ланцуга ахоўнай платы і разлічыце яго самастойна (спытайце, які тып трубкі выкарыстоўваецца, колькі выкарыстоўваецца, і праверце разлік ўнутранага супраціву самастойна). Аўтар лічыць, што калі ён разраджаецца пры намінальным бесперапынным току прадаўца, павышэнне тэмпературы ахоўнай платы павінна быць адносна высокім. Таму лепш за ўсё выбіраць ахоўную дошку з паніжанымі характарыстыкамі. (Скажам, 30a бесперапынны, вы можаце выкарыстоўваць 50a, вам патрэбна пастаянная 80a, лепш за ўсё купіць намінальны бесперапынны 48a). Для карыстальнікаў, якія выкарыстоўваюць працэсар XNUMX В, рэкамендуецца, каб агульнае ўнутранае супраціўленне ахоўнай платы было не больш за два міліом.

Розніца паміж адной і той жа платай порта і рознымі партовымі платамі: тая ж плата порта - гэта адна і тая ж лінія для зарадкі і разрадкі, і зарадка, і разрадка абаронены.

Розная партавая плата не залежыць ад ліній зарадкі і разрадкі. Порт для зарадкі абараняе толькі ад перазарадкі падчас зарадкі і не абараняе, калі яго выдаліць з порта зарадкі (але ён можа цалкам разрадзіць, але бягучая ёмістасць порта зарадкі, як правіла, адносна невялікая). Разрадны порт абараняе ад празмернага разраду падчас разраду. Пры зарадцы ад разраднага порта перазарадка не пакрываецца (таму зваротная зарадка працэсара цалкам выкарыстоўваецца для розных плат порта. І зваротны зарад меншы, чым выкарыстоўваная энергія, таму не турбуйцеся аб перазарадцы батарэя з-за зваротнай зарадкі. Калі вы не выйдзеце з поўнай аплатай, гэта адразу некалькі кіламетраў пад адхон. Калі вы працягваеце пачынаць рэверсную зарадку eabs, магчыма перазарадка акумулятара, якога не існуе), але рэгулярнае выкарыстанне зарадкі Ніколі не зараджайце ад порта разрадкі, калі вы не будзеце пастаянна кантраляваць напружанне зарадкі (напрыклад, часовая прыдарожная аварыйная зарадка моцнага току, вы можаце давяраць порту разрадкі і працягваць ездзіць без поўнай зарадкі, не турбуйцеся аб перазарадцы)

Разлічыце максімальны бесперапынны ток вашага рухавіка, абярыце акумулятар з прыдатнай ёмістасцю або магутнасцю, які можа задаволіць гэты пастаянны ток, і павышэнне тэмпературы кантралюецца. Ўнутранае супраціўленне ахоўнай платы як мага меншае. Абарона платы абароны ад перагрузкі па току мае патрэбу толькі ў абароне ад кароткага замыкання і іншай абароне ад ненармальнага выкарыстання (не спрабуйце абмежаваць ток, неабходны кантролеру або рухавіку, абмяжоўваючы цягу ахоўнай платы). Таму што, калі вашаму рухавіку патрэбны ток 50a, вы не выкарыстоўваеце плату абароны для вызначэння току 40a, што будзе выклікаць частую абарону. Раптоўнае збой харчавання кантролера лёгка пашкодзіць кантролер.

Сем, стандартны аналіз напружання літый-іённых батарэй

(1) Напружанне размыкання ланцуга: адносіцца да напружання літый-іённай батарэі ў непрацоўным стане. У гэты час ток не працякае. Калі акумулятар цалкам зараджаны, рознасць патэнцыялаў паміж станоўчым і адмоўным электродамі батарэі звычайна складае каля 3.7 В, а высокая можа дасягаць 3.8 У;

(2) Напрузе размыкання адпавядае працоўнае напружанне, гэта значыць напружанне літый-іённай батарэі ў актыўным стане. У гэты час ідзе ток. Паколькі ўнутранае супраціўленне пры цячэнні току павінна быць пераадолена, працоўнае напружанне заўсёды ніжэй, чым агульнае напружанне ў момант электрычнасці;

(3) Напружанне завяршэння: гэта значыць, батарэя не павінна працягваць разраджацца пасля размяшчэння на пэўным значэнні напружання, якое вызначаецца структурай літый-іённай батарэі, звычайна з-за ахоўнай пласціны, напружанне батарэі, калі разрад спынены складае каля 2.95В;

(4) Стандартнае напружанне: У прынцыпе, стандартнае напружанне таксама называецца намінальным напружаннем, якое адносіцца да чаканага значэння рознасці патэнцыялаў, выкліканай хімічнай рэакцыяй станоўчых і адмоўных матэрыялаў батарэі. Намінальнае напружанне літый-іённага акумулятара складае 3.7В. Відаць, што стандартнае напружанне - гэта стандартнае працоўнае напружанне;

Мяркуючы па напрузе чатырох літый-іённых батарэй, згаданых вышэй, напружанне літый-іённай батарэі, якая ўдзельнічае ў працоўным стане, мае стандартнае напружанне і працоўнае напружанне. У непрацоўным стане напружанне літый-іённай батарэі знаходзіцца паміж напругай размыкання і канчатковым напругай з-за літый-іённай батарэі. Хімічная рэакцыя іённай батарэі можа выкарыстоўвацца неаднаразова. Такім чынам, калі напружанне літый-іённай батарэі знаходзіцца на напружанні завяршэння, акумулятар неабходна зарадзіць. Калі батарэя не зараджана на працягу доўгага часу, тэрмін службы батарэі будзе скарочаны або нават зняты.