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  1. 电动车知识
  2. 锂电池知识
  3. 锂电池组装注意事项(本篇仅限专业人士)

 
1:电池类型和容量选择。

首先要根据自己电机功率(需要实际功率,一般骑行速度会对应一个相应实际功率)来计算电池需要提供的持续电流。比如电机持续电流20a(48v下1000w电机),那么就需要电池可以长时间提供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)。这里的电池持续电流不是店家标称的电池放电能力。商家标称几C(或几十几百安培)都是电池放电能力,而真的在这种电流下放电,电池发热很严重的,如果不做好散热,电池寿命会很短。(而我们电动车使用电池环境是完全密封的,基本不留空隙,包的很严实,更别提怎么做好强行风冷散热了)。我们的使用环境很恶劣。电池放电电流需降额使用。评价电池放电电流能力就是看这个电流下电池对应温升是多少。

这里论述的唯一原则其实是使用过程中电池的温升(高温是锂电寿命死敌)。最好电池温度控制在50度以下。(20-30度之间最好)。这也意味著如果是容量型锂电(控制在0.5C以下放电),提供20a的持续放电电流需要40ah以上容量(当然最主要是要看电池内阻)。如果是动力型锂电,按照1C持续放电是正常的。哪怕A123超低内阻动力型锂电,也平时最好在1C放电(不超过2C为好,2C放电其实只能放半个小时就没电了,没太大使用价值)。容量选择就看车子存放空间大小,个人支出预算,期望车子活动范围大小等因素。(小容量的一般必须动力型锂电) 2:电池的筛选组装 串联使用锂电的大忌是电池自放电严重不均衡。只要大家都一样不均衡没关系,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。所以需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,挑选容量相近的串联。
即使容量不相近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否一致(前提是整组电池满电的时候必须每个电芯都充满电了)。总之,容量高低不均衡不影响电池寿命,只是影响整组容量,所以尽量挑选容量相近的组装。 

组装电池必须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,这个热量会顺著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组压降大。(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:保护版选择及充放电使用事项(数据针对磷酸铁锂电池,普通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防止过充电和过放电,防止大电流损坏电池,并且满电时做电池电压均衡(均衡能力一般都比较小,所以如果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,好像很少)。 为了电池组寿命,建议任何时候电池充电电压都不要超过3.6v,意味著保护板保护动作电压不高於3.6v,均衡电压建议3.4v-3.5v(每个电芯3.4v已经充进大於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)。

充电器建议最高电压(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。平时充电可以每节平均3.4v截止充电(基本充满了),这样电池寿命有保障,但是因为保护板还没开始均衡,如果电芯有自放电大的,会随著时间推移,表现为整组容量逐渐下降。所以还需要定期(比如每周)把电池每节充到3.5v-3.6v并保持几个小时(只要平均大於均衡启动电压就可以了),自放电越大,均衡需要时间越长,自放电过大的电芯已经很难均衡,需要剔除。所以挑选保护板的时候,尽量挑选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)。其实选择合适均衡启动电压比保护电压还重要,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),但如果均衡电压高了,电池组没机会均衡(除非充电电压大於均衡电压,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)。 保护板持续放电电流能力。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管你让它持续通过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持续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,甚至是近靠著。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如何挑选限流大小(而不是保护板本身电流能力)。如果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持续电流甚至更高(这时只考虑保护板能力,不用担心温升给电芯带来损害) 。

下面我说说大家常用环境,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(如果是小保护板需要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),至於多少合适,建议持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,只有管子数量高4倍(相同型号mos前提下)。我们计算一下,假如50a持续电流,那么mos内阻为2毫欧姆(需要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)。如果是同口板,需要4个2毫欧姆内阻mos(每2个并联内阻为1毫欧姆,再串联,总内阻等於2毫欧姆.如果用75管,需要总数量20只)。100a持续电流允许发热功率10w的话,需要内阻为1毫欧姆的管子(当然可以通过mos并联得到相同等效内阻),如果异口板数量仍是4倍,如果100a持续电流仍最高允许5w发热功率,那么只能用0.5毫欧姆管子,相对於50a持续电流需要数量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,如果内阻已经确定那么请尽量让板子和外界散热好点。挑选保护板别听卖家忽悠的持续多少电流能力,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)。我感觉如果真的在卖家标称持续电流下放电,保护板温升应该比较高。所以最好降额挑选保护板。(说50a持续,你用到30a就好了,需要50a持续的,最好买80a标称持续的)。使用48v ecpu的用户,建议选择保护板总内阻不大於2毫欧姆。 同口板和异口板区别: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,如果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,如果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对比使用的少,所以不用担心因反充电电池过充了。除非刚充满电出门,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,不需要充满就继续骑行,不用担心过充) 算好你的电机最大持续电流,挑选合适容量或动力的电池能满足这个持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需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需要电流)。因为如果你电机需要50a电流,你非用保护板限流40a,会导致经常保护,控制器突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直接跳掉了,保护板一般允许瞬间大电流)。 总结:锂电使用需要控制最高温度(大电流放电引起的温升或和环境共同引起的),控制最高充电电压和最低放电电压(用保护板和充电器配合完成)。平时不用时最好使电池呆在平台电压(磷酸铁锂3.25-3.3v左右)。 保护板的内阻越低越好,越低越不发热。
保护板限流大小是靠康铜丝取样电阻决定的,但持续电流能力是mos决定的(因为mos内阻决定温升)。

锂电池组装是一门大学问,电池使用在何种平台、材料特性、电流、导线等.....到最后还要设定一旦发生事故的停损点,绝不是拿起焊枪串接电池再牵出几条平衡线接保护板的动作而己,所以我们一直反对再没有相关仪器、对锂电池特性一知半解的消费者自行组装锂电池,最近发生了多起锂电池爆炸事件,网拍里有人滥 卖锂电池充电器的乱象,也突显了国内民众对锂电池知识的严重不足。...待续