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電動車知識

 
1:電池類型和容量選擇。

首先要根據自己電機功率(需要實際功率,一般騎行速度會對應一個相應實際功率)來計算電池需要提供的持續電流。比如電機持續電流20a(48v下1000w電機),那麼就需要電池可以長時間提供20a電流而溫升很低(哪怕夏季外面35度溫度,電池溫度也最好控制在50度以下)。這裡的電池持續電流不是店家標稱的電池放電能力。商家標稱幾C(或幾十幾百安培)都是電池放電能力,而真的在這種電流下放電,電池發熱很嚴重的,如果不做好散熱,電池壽命會很短。(而我們電動車使用電池環境是完全密封的,基本不留空隙,包的很嚴實,更別提怎麼做好強行風冷散熱了)。我們的使用環境很惡劣。電池放電電流需降額使用。評價電池放電電流能力就是看這個電流下電池對應溫升是多少。

這裡論述的唯一原則其實是使用過程中電池的溫升(高溫是鋰電壽命死敵)。最好電池溫度控制在50度以下。(20-30度之間最好)。這也意味著如果是容量型鋰電(控制在0.5C以下放電),提供20a的持續放電電流需要40ah以上容量(當然最主要是要看電池內阻)。如果是動力型鋰電,按照1C持續放電是正常的。哪怕A123超低內阻動力型鋰電,也平時最好在1C放電(不超過2C為好,2C放電其實只能放半個小時就沒電了,沒太大使用價值)。容量選擇就看車子存放空間大小,個人支出預算,期望車子活動範圍大小等因素。(小容量的一般必須動力型鋰電) 2:電池的篩選組裝 串聯使用鋰電的大忌是電池自放電嚴重不均衡。只要大家都一樣不均衡沒關係,問題是這種狀態是急不穩定狀態,好的電池自放電很小,要壞的電池自放電很大,自放電不小不大的狀態一般是由好轉壞的狀態,這個過程是不穩定的。所以需要把自放電大的電池篩選出來,只留自放電小的電池配組(一般合格品自放電都小,廠家是測量過的,問題是好多不合格品流入市場)。 

在自放電小的基礎上,挑選容量相近的串聯。
即使容量不相近也不會影響電池壽命,但是會影響整組電池的可用容量,比如15個容量是20ah,只1個是18ah,那麼這組電池總容量只能是18ah。用到最後會是這個電池沒電了,保護板要保護了,整組電池電壓還比較高(因為其它15個電池電壓是正常的,還有電)。所以整組電池的放電保護電壓高低能看出整組電池容量是否一致(前提是整組電池滿電的時候必須每個電芯都充滿電了)。總之,容量高低不均衡不影響電池壽命,只是影響整組容量,所以盡量挑選容量相近的組裝。 

組裝電池必須做到電極間良好的歐姆接觸電阻。
就是電線和電極接觸電阻越小越好,否則接觸電阻大電極會發熱,這個熱量會順著電極傳遞給電芯內部影響電池壽命。當然組裝電阻大的表現就是同樣放電電流下電池組壓降大。(壓降一部分是電芯內阻,一部分是組裝的接觸電阻和電線電阻) 3:保護版選擇及充放電使用事項(數據針對磷酸鐵鋰電池,普通3.7v電池原理相同,只是數據不同) 保護板目的是用來保護電池防止過充電和過放電,防止大電流損壞電池,並且滿電時做電池電壓均衡(均衡能力一般都比較小,所以如果有自放電大的電芯保護板是很難均衡的,也有任何狀態都做均衡的保護板,就是從開始充電就做均衡,好像很少)。 為了電池組壽命,建議任何時候電池充電電壓都不要超過3.6v,意味著保護板保護動作電壓不高於3.6v,均衡電壓建議3.4v-3.5v(每個電芯3.4v已經充進大於99 %電量了,指的靜止狀態,大電流充電時電壓會升高)。電池放電保護電壓一般2.5v以上就可以(2v以上問題不大,一般很少有機會用到完全沒電,所以這個要求不高)。

充電器建議最高電壓(最後一步充電可以為最高恆壓充電模式)為3.5*串數,比如16串的為56v左右。平時充電可以每節平均3.4v截止充電(基本充滿了),這樣電池壽命有保障,但是因為保護板還沒開始均衡,如果電芯有自放電大的,會隨著時間推移,表現為整組容量逐漸下降。所以還需要定期(比如每週)把電池每節充到3.5v-3.6v並保持幾個小時(只要平均大於均衡啟動電壓就可以了),自放電越大,均衡需要時間越長,自放電過大的電芯已經很難均衡,需要剔除。所以挑選保護板的時候,盡量挑選3.6v過壓保護的,3.5v左右啟動均衡的。(市場上大部分是3.8v以上過壓保護,3.6v以上啟動均衡)。其實選擇合適均衡啟動電壓比保護電壓還重要,因為最高電壓可以靠調節充電器最高電壓限制(就是平時讓保護板沒機會做高壓保護),但如果均衡電壓高了,電池組沒機會均衡(除非充電電壓大於均衡電壓,但這樣影響電池壽命),電芯因自放電容量會慢慢下降(自放電為0的理想電芯是不存在的)。 保護板持續放電電流能力。這個是最不好評論的東西。因為單說保護板限流能力沒意義。比如一個75nf75管你讓它持續通過50a電流(這時發熱功率大概30w左右,同口板至少2個串聯60w),只要有散熱片足夠散熱是沒問題的。可以一直保持在50a甚至更高不燒管。但是你不能說這個保護板能持續50a電流。因為大家的保護板大多都放在電池盒裡面和電池離的很近,甚至是近靠著。所以這麼高溫度會導熱電池升溫,問題來了,高溫是電池的死敵。 所以保護板的使用環境決定瞭如何挑選限流大小(而不是保護板本身電流能力)。如果是把保護板從電池盒拿出來,那麼幾乎隨便一個帶散熱片的保護板都能搞定50a持續電流甚至更高(這時只考慮保護板能力,不用擔心溫升給電芯帶來損害) 。

下面我說說大家常用環境,就是和電池在同一個密閉空間裡。這時保護板的最大發熱功率最好控制在10w以下(如果是小保護板需要5w以下,大體積保護板可以10w以上,因為本身散熱好,溫度不會太高),至於多少合適,建議持續電流時整個板子最高溫度不超過60度(50度以下最好)。理論上保護板溫度越低越好,對電芯越沒影響。 同口板因為充電電mos串聯,所以同樣情況比異口板發熱翻倍,為了相同發 ​​熱,只有管子數量高4倍(相同型號mos前提下)。我們計算一下,假如50a持續電流,那麼mos內阻為2毫歐姆(需要5個75nf75管才能得到這個等效內阻),發熱功率是50*50*0.002=5w。這時是可以的(其實2毫歐姆內阻的mos電流能力100a以上都沒問題,但發熱大)。如果是同口板,需要4個2毫歐姆內阻mos(每2個並聯內阻為1毫歐姆,再串聯,總內阻等於2毫歐姆.如果用75管,需要總數量20只)。100a持續電流允許發熱功率10w的話,需要內阻為1毫歐姆的管子(當然可以通過mos並聯得到相同等效內阻),如果異口板數量仍是4倍,如果100a持續電流仍最高允許5w發熱功率,那麼只能用0.5毫歐姆管子,相對於50a持續電流需要數量4倍mos才能同樣發熱量)。所以在使用保護板時,為了降低溫度,選用內阻小的板子,如果內阻已經確定那麼請盡量讓板子和外界散熱好點。挑選保護板別聽賣家忽悠的持續多少電流能力,就問保護板放電迴路總內阻是多少就可以自己算了(問用的什麼型號管子,用了多少數量,自己查內阻計算)。我感覺如果真的在賣家標稱持續電流下放電,保護板溫升應該比較高。所以最好降額挑選保護板。(說50a持續,你用到30a就好了,需要50a持續的,最好買80a標稱持續的)。使用48v ecpu的用戶,建議選擇保護板總內阻不大於2毫歐姆。 同口板和異口板區別:同口板是充放電同一根線,充電和放電都受保護。 異口板是充電線和放電線獨立,充電口只充電時保護過充,如果從充電口放電則不保護(但是完全能放電,不過充電口電流能力一般比較小)。放電口是放電時保護過放,如果從放電口充電則不保護過充(所以ecpu的反充電對異口板來說是完全能用的。並且反充進的能量絕對比使用的少,所以不用擔心因反充電電池過充了。除非剛充滿電出門,立即是幾公里的下坡,這樣一直啟動eabs反充電真有可能把電池搞過充,這種情況基本不存在),不過正常使用充電絕對不能從放電口充電,除非自己一直監控充電電壓(比如臨時路邊緊急大電流充電,可以從放電口充電,不需要充滿就繼續騎行,不用擔心過充) 算好你的電機最大持續電流,挑選合適容量或動力的電池能滿足這個持續電流而溫升得到控制,選保護板內阻越小越好。保護板過流保護其實只需要短路保護等非正常使用保護就好了(千萬別想通過保護板限流來限制控制器或電機需要電流)。因為如果你電機需要50a電流,你非用保護板限流40a,會導致經常保護,控制器突然斷電反而容易壞控制器。(我的4組電池裝車一年半了,從沒有一次機會因大電流放電保護板保護過,因為線路沒短路過,並且大電流時往往空開就直接跳掉了,保護板一般允許瞬間大電流)。 總結:鋰電使用需要控制最高溫度(大電流放電引起的溫升或和環境共同引起的),控制最高充電電壓和最低放電電壓(用保護板和充電器配合完成)。平時不用時最好使電池呆在平台電壓(磷酸鐵鋰3.25-3.3v左右)。 保護板的內阻越低越好,越低越不發熱。
保護板限流大小是靠康銅絲取樣電阻決定的,但持續電流能力是mos決定的(因為mos內阻決定溫升)。

鋰電池組裝是一門大學問,電池使用在何種平台、材料特性、電流、導線等.....到最後還要設定一旦發生事故的停損點,絕不是拿起焊槍串接電池再牽出幾條平衡線接保護板的動作而己,所以我們一直反對再沒有相關儀器、對鋰電池特性一知半解的消費者自行組裝鋰電池,最近發生了多起鋰電池爆炸事件,網拍裡有人濫 賣鋰電池充電器的亂象,也突顯了國內民眾對鋰電池知識的嚴重不足。...待續