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3.7V 리튬 배터리 보호 보드의 원리 - 리튬 배터리의 XNUMX차 및 전압 규격 분석

10 10 월 2021

By hoppt

배터리의 광범위한 사용

첨단 기술을 개발하는 목적은 인류에게 더 나은 서비스를 제공하는 것입니다. 리튬이온전지는 1990년 도입 이후 우수한 성능으로 인해 증가하고 사회에서 널리 사용되어 왔다. 리튬 이온 배터리는 잘 알려진 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 소형 비디오 카메라 등과 같은 다른 배터리에 비해 비교할 수 없는 이점으로 많은 분야를 빠르게 점유했습니다. 점점 더 많은 국가에서 이 배터리를 군사용으로 사용합니다. 응용 프로그램은 리튬 이온 배터리가 이상적인 소형 친환경 전원임을 보여줍니다.

둘째, 리튬 이온 배터리의 주요 구성 요소

(1) 배터리 커버

(2) 양극 활성 물질은 리튬 코발트 산화물입니다.

(3) 다이어프램-특수 복합막

(4) 음극-활물질은 탄소

(5) 유기전해질

(6) 배터리 케이스

셋째, 리튬이온 배터리의 우수한 성능

(1) 높은 작동 전압

(2) 더 큰 비에너지

(3) 긴 수명

(4) 낮은 자기방전율

(5) 메모리 효과 없음

(6) 오염 없음

XNUMX, 리튬 배터리 유형 및 용량 선택

먼저 모터의 전력을 기반으로 배터리가 제공해야 하는 연속 전류를 계산합니다(실제 전력이 필요하며 일반적으로 주행 속도는 해당 실제 전력에 해당합니다). 예를 들어, 엔진에 20a의 연속 전류가 있다고 가정합니다(1000v에서 48w 모터). 이 경우 배터리는 20a의 전류를 오랫동안 공급해야 합니다. 온도 상승이 얕습니다(여름철 외부 온도가 35도이더라도 배터리 온도는 50도 이하로 조절하는 것이 가장 좋습니다). 또한 20v에서 전류가 48a이면 과압이 두 배가되고 (CPU 96과 같은 3v) 연속 전류는 약 50a에 도달합니다. 과전압을 장기간 사용하려면 50a 전류를 지속적으로 제공할 수 있는 배터리를 선택하십시오(온도 상승에 주의). 여기서 계속되는 폭풍의 흐름은 상인의 ​​공칭 배터리 방전 용량이 아닙니다. 상인은 배터리 방전 용량이 몇 C(또는 수백 암페어)이며, 이 전류로 방전되면 배터리에 심한 열이 발생한다고 주장합니다. 열이 적절하게 발산되지 않으면 배터리 수명이 짧아집니다. (그리고 우리 전기차의 배터리 환경은 배터리가 쌓여서 방전되는 것입니다. 기본적으로 공랭식으로 열을 발산시키는 방법은 고사하고 빈틈이 남지 않고 포장이 매우 빡빡합니다.) 우리의 사용 환경은 매우 가혹합니다. 배터리 방전 전류는 사용을 위해 경감되어야 합니다. 배터리 방전 전류 기능을 평가하는 것은 이 전류에서 배터리의 해당 온도 상승이 얼마나 되는지 확인하는 것입니다.

여기서 논의되는 유일한 원리는 사용 중 배터리의 온도 상승입니다(고온은 리튬 배터리 수명의 치명적인 적입니다). 배터리 온도를 50도 이하로 조절하는 것이 가장 좋습니다. (20-30도 사이가 가장 좋습니다). 즉, 용량형 리튬 배터리(방전 0.5C 이하)인 경우 20a의 연속 방전 전류가 40ah 이상의 용량을 필요로 한다는 의미이기도 합니다(물론 가장 중요한 것은 배터리의 내부 저항에 달려 있습니다). 전원형 리튬전지라면 1C에 따라 연속적으로 방전하는 것이 관례이다. A123 초저 내부 저항 전원 유형 리튬 배터리조차도 일반적으로 1C에서 제거하는 것이 가장 좋습니다(2C 이하가 더 낫고 2C 방전은 XNUMX분 동안만 사용할 수 있으며 그다지 유용하지 않음). 용량 선택은 차량 보관 공간의 크기, 개인 지출 예산 및 예상되는 자동차 활동 범위에 따라 다릅니다. (작은 능력은 일반적으로 전원형 리튬 배터리가 필요합니다)

5. 배터리 스크리닝 및 조립

리튬 배터리 직렬 사용의 가장 큰 금기는 배터리 자체 방전의 심각한 불균형입니다. 모든 사람이 동등하게 균형이 맞지 않는 한 괜찮습니다. 문제는 이 상태가 갑자기 불안정하다는 것입니다. 좋은 배터리는 작은 자체 방전이 있고 나쁜 폭풍은 큰 자체 방전이 있으며 자체 방전이 작거나 그렇지 않은 상태는 일반적으로 좋은 상태에서 나쁜 상태로 바뀝니다. 상태, 이 프로세스는 불안정합니다. 따라서 자가방전이 큰 배터리는 걸러내고 자가방전이 작은 배터리만 남겨둘 필요가 있다. 많은 부적격 제품이 시장에 유입됨).

작은 자기방전을 기준으로 비슷한 용량의 시리즈를 선택하십시오. 전원이 동일하지 않더라도 배터리 수명에는 영향을 미치지 않지만 전체 배터리 팩의 기능에는 영향을 미칩니다. 예를 들어, 15개 배터리의 용량은 20ah이고 하나의 배터리만 18ah이므로 이 배터리 그룹의 총 용량은 18ah만 될 수 있습니다. 사용이 끝나면 배터리가 방전되고 보호 보드가 보호됩니다. 전체 배터리의 전압은 여전히 ​​상대적으로 높습니다(다른 15개 배터리의 전압이 표준이고 여전히 전기가 있기 때문). 따라서 전체 배터리 팩의 방전 보호 전압은 전체 배터리 팩의 용량이 동일한지 여부를 알 수 있습니다(단, 전체 배터리 팩이 완전히 충전되었을 때 각 배터리 셀이 완전히 충전되어야 함). 즉, 불균형한 용량은 배터리 수명에 영향을 미치지 않고 전체 그룹의 능력에만 영향을 미치므로 비슷한 정도의 어셈블리를 선택하십시오.

조립된 배터리는 전극 사이의 우수한 옴 접촉 저항을 달성해야 합니다. 와이어와 전극 사이의 접촉 저항이 작을수록 좋습니다. 그렇지 않으면 접촉 저항이 큰 전극이 가열됩니다. 이 열은 전극을 따라 배터리 내부로 전달되어 배터리 수명에 영향을 미칩니다. 물론 상당한 조립 저항의 징후는 동일한 방전 전류에서 배터리 팩의 상당한 전압 강하입니다. (전압 강하의 일부는 셀의 내부 저항이고 일부는 조립된 접촉 저항과 전선 저항)

여섯, 보호 보드 선택 및 충방전 사용 사항

(데이터는 리튬 인산 철 배터리, 일반 3.7v 배터리의 원리는 동일하지만 정보가 다릅니다)

보호 보드의 목적은 배터리가 과충전 및 과방전되는 것을 방지하고 높은 전류가 폭풍을 손상시키는 것을 방지하고 배터리가 완전히 충전되었을 때 배터리 전압의 균형을 유지하는 것입니다(균형 능력은 일반적으로 상대적으로 작으므로 자가방전 배터리 보호보드는 예외적으로 균형 잡기가 어렵고, 어떤 상태에서도 균형을 이루는 보호보드, 즉 충전 초기부터 보상을 하는 보호보드도 있는데, 이는 매우 드문 것으로 보인다.)

배터리 팩의 수명을 위해 배터리 충전 전압은 언제든지 3.6v를 초과하지 않는 것이 좋습니다. 이는 보호 보드의 보호 동작 전압이 3.6v보다 높지 않음을 의미하며 균형 전압은 다음을 권장합니다. 3.4v-3.5v(각 셀 3.4v는 배터리의 99% 이상 충전되었으며 정적 상태를 말하며 고전류로 충전할 때 전압이 증가합니다). 배터리 방전 보호 전압은 일반적으로 2.5v 이상입니다(2v 이상은 큰 문제가 아니며 일반적으로 완전히 전원이 꺼진 상태에서 사용할 가능성이 거의 없으므로 이 요구 사항은 높지 않습니다).

충전기의 권장 최대 전압(충전의 마지막 단계는 가장 높은 정전압 충전 모드일 수 있음)은 3.5*, 스트링 수, 예를 들어 56행의 경우 약 16v입니다. 일반적으로 배터리 수명을 보장하기 위해 셀당 평균 3.4v(기본적으로 완전히 충전된 상태)에서 충전을 차단할 수 있습니다. 그러나 배터리 코어의 자가 방전이 크면 보호 보드가 아직 균형을 맞추기 시작하지 않았기 때문에 시간이 지남에 따라 전체 그룹으로 동작합니다. 용량이 점차 감소합니다. 따라서 각 배터리를 정기적으로 3.5v-3.6v(예: 매주)로 충전하고 몇 시간 동안 유지해야 합니다(평균이 균등화 시작 전압보다 큰 한), 더 큰 자체 방전 , 이퀄라이제이션 시간이 더 오래 걸립니다. 자가 방전 대형 배터리는 균형을 잡기 어렵고 제거해야 합니다. 따라서 보호 보드를 선택할 때 3.6v 과전압 보호를 선택하고 3.5v 주변에서 균등화를 시작하십시오. (시장에 나와 있는 대부분의 과전압 보호 장치는 3.8v 이상이며, 평형은 3.6v 이상에서 형성됩니다.) 충전기의 최대 전압 제한을 조정하여 최대 전압을 조정할 수 있기 때문에 적절한 균형 잡힌 시작 전압을 선택하는 것이 보호 전압보다 더 중요합니다(즉, 보호 보드는 일반적으로 고전압 보호를 수행할 기회가 없음). 그러나 평형 전압이 높다고 가정합니다. 이 경우 배터리 팩은 균형을 잡을 기회가 없으며(충전 전압이 평형 전압보다 높지만 이것이 배터리 수명에 영향을 미치지 않는 한) 자가 방전 용량으로 인해 셀이 점차 감소합니다(이상적인 셀 자기방전 0은 존재하지 않음).

보호 보드의 연속 방전 전류 기능. 이것은 코멘트하기 가장 나쁜 것입니다. 보호 보드의 전류 제한 기능이 무의미하기 때문입니다. 예를 들어, 75nf75 튜브에 50a의 전류를 계속 흐르게 하면(이때 히팅 파워는 약 30w, 적어도 60개의 50w는 동일한 포트 보드에 직렬로 연결), 방열할 만큼 방열판이 있는 한 더위, 문제 없습니다. 튜브를 태우지 않고 50a 이상으로 유지할 수 있습니다. 그러나 대부분의 모든 사람의 보호 패널이 배터리에 매우 가깝거나 심지어 가까운 배터리 상자에 배치되기 때문에 이 보호 보드가 XNUMXa 전류를 지속할 수 있다고 말할 수는 없습니다. 따라서 이러한 고온은 배터리를 가열하고 가열됩니다. 문제는 고온이 폭풍의 치명적인 적이라는 점입니다.

따라서 보호 보드의 사용 환경에 따라 전류 제한 선택 방법이 결정됩니다(보호 보드 자체의 현재 용량이 아님). 배터리 상자에서 보호 보드를 꺼냈다고 가정합니다. 이 경우 방열판이 있는 거의 모든 보호 기판은 50a 이상의 연속 전류를 처리할 수 있습니다. 배터리 셀). 다음으로 저자는 배터리와 같은 제한된 공간에서 누구나 사용하는 환경에 대해 이야기합니다. 이때 보호보드의 최대 화력은 10w 이하로 조절하는 것이 가장 좋습니다. (소형 보호보드의 경우 5w 이하가 필요하고, 대용량 보호보드는 방열성이 좋기 때문에 10w 이상도 가능합니다.) 그리고 온도는 너무 높지 않을 것입니다). 어느 정도가 적당한지는 계속하는 것이 좋습니다. 통전 시 기판 전체의 최고 온도는 60도를 넘지 않습니다(50도가 가장 좋습니다). 이론적으로 보호 보드의 온도는 낮을수록 좋고 셀에 미치는 영향은 적습니다.

동일한 포트 보드가 충전 전기 모스와 직렬로 연결되기 때문에 동일한 상황의 발열은 다른 포트 보드의 두 배입니다. 동일한 열 발생에 대해 튜브의 수만 50배 더 많습니다(같은 모델의 mos를 전제로 함). 5a 연속 전류인 경우 mos 내부 저항은 75밀리옴이고(이와 같은 내부 저항을 얻으려면 75개의 50nf50 튜브가 필요함) 가열 전력은 0.002*5*2=100w입니다. 이때는 가능합니다(실제로 내부저항 4mΩ의 mos전류용량은 2a이상, 문제없으나 발열이 크다). 동일한 포트 보드인 경우 2개의 75milliohm 내부 저항 mos가 필요합니다. 20). 100a 연속 전류가 가열 전력을 10w로 허용한다고 가정합니다. 이 경우 내부 저항이 1밀리옴인 라인이 필요합니다(물론 MOS 병렬 연결을 통해 정확한 등가 내부 저항을 얻을 수 있음). 다른 포트의 수가 여전히 100배이고 5a 연속 전류가 여전히 최대 0.5w 가열 전력을 허용한다면 50mohm 튜브만 사용할 수 있으며 동일한 생성을 위해 50a 연속 전류와 비교하여 30배의 mos가 필요합니다. 열량). 따라서 보호 보드를 사용할 때 온도를 낮추기 위해 내부 저항이 무시할 수 있는 보드를 선택하십시오. 내부 저항이 결정되면 보드와 외부 열이 더 잘 발산되도록하십시오. 보호 보드를 선택하고 판매자의 지속적인 전류 용량을 듣지 마십시오. 보호기판의 방전회로 전체 내부저항을 물어보고 스스로 계산하면 됩니다. 저자는 그것이 판매자의 공칭 연속 전류에서 방전되면 보호 보드의 온도 상승이 상대적으로 높아야한다고 생각합니다. 따라서 Derating이 있는 보호 보드를 선택하는 것이 가장 좋습니다. (50a 연속이라고 말하면 80a를 사용할 수 있으며 48a 상수가 필요합니다. XNUMXa 명목 연속을 구입하는 것이 가장 좋습니다). XNUMXv CPU를 사용하는 사용자의 경우 보호 보드의 총 내부 저항이 XNUMX밀리옴 이하인 것이 좋습니다.

동일한 포트 보드와 다른 포트 보드의 차이점: 동일한 포트 보드는 충전 및 방전을 위한 동일한 라인이며 충전 및 방전이 모두 보호됩니다.

다른 포트 보드는 충전 및 방전 라인과 별개입니다. 충전 포트는 충전 시에만 과충전을 방지하고 충전 포트에서 제거하면 보호하지 않습니다(완전히 방전할 수 있지만 충전 포트의 현재 용량은 일반적으로 상대적으로 작음). 배출 포트는 배출 중 과방전을 방지합니다. 방전 포트에서 충전하는 경우 과충전은 커버되지 않습니다. (따라서 CPU의 역충전은 다른 포트 보드에 완전히 사용할 수 있습니다. 역 충전은 사용되는 에너지보다 작으므로 과충전에 대해 걱정하지 마십시오. 배터리 역충전으로 인한 배터리 충전으로 나가지 않으면 바로 몇 킬로미터 내리막길입니다. 방전 포트에서 충전 전압을 지속적으로 모니터링하지 않는 한 (예 : 임시 길가 비상 대전류 충전, 방전 포트에서 신뢰할 수 있으며 완전히 충전되지 않고 계속 주행 할 수 있으므로 과충전에 대해 걱정하지 마십시오)

모터의 최대 연속 전류를 계산하고 이 정전류를 충족할 수 있는 적절한 용량이나 전력을 가진 배터리를 선택하면 온도 상승이 제어됩니다. 보호 보드의 내부 저항은 가능한 한 작습니다. 보호 보드의 과전류 보호는 단락 보호 및 기타 비정상적인 사용 보호만 필요합니다(보호 보드의 드래프트를 제한하여 컨트롤러 또는 모터에 필요한 전류를 제한하지 마십시오). 엔진에 50a 전류가 필요한 경우 보호 보드를 사용하여 전류 40a를 결정하지 않기 때문에 빈번한 보호가 발생합니다. 컨트롤러의 갑작스러운 정전은 컨트롤러를 쉽게 손상시킬 수 있습니다.

XNUMX, 리튬 이온 배터리의 전압 표준 분석

(1) 개방 회로 전압: 작동하지 않는 리튬 이온 배터리의 전압을 나타냅니다. 이 때 전류는 흐르지 않습니다. 배터리가 완전히 충전되면 배터리의 양극과 음극 사이의 전위차는 일반적으로 약 3.7V이고 높은 값은 3.8V에 도달할 수 있습니다.

(2) 개방 전압에 해당하는 것은 작동 전압, 즉 활성 상태의 리튬 이온 배터리의 전압입니다. 이때 전류가 흐릅니다. 전류가 흐를 때 내부 저항을 극복해야 하기 때문에 작동 전압은 항상 전기가 통할 때의 전체 전압보다 낮습니다.

(3) 종료 전압: 즉, 배터리는 일반적으로 보호 플레이트로 인해 리튬 이온 배터리의 구조에 의해 결정되는 특정 전압 값에 배치된 후 방전을 계속해서는 안 됩니다. 방전이 종료되면 약 2.95V입니다.

(4) 표준전압 : 원칙적으로 표준전압은 정격전압이라고도 하며, 전지의 양극재와 음극재의 화학반응에 의한 전위차의 기대값을 말한다. 리튬 이온 배터리의 정격 전압은 3.7V입니다. 표준 전압이 표준 작동 전압임을 알 수 있습니다.

위에서 언급한 XNUMX개의 리튬 이온 배터리의 전압으로 판단하면 작동 상태에 있는 리튬 이온 배터리의 전압에는 표준 전압과 작동 전압이 있습니다. 작동하지 않는 상태에서 리튬 이온 배터리의 전압은 리튬 이온 배터리로 인해 개방 회로 전압과 종료 전압 사이에 있습니다. 이온 배터리의 화학 반응은 반복적으로 사용할 수 있습니다. 따라서 리튬 이온 배터리의 전압이 종단 전압일 때 배터리를 충전해야 합니다. 배터리를 장기간 충전하지 않으면 배터리 수명이 단축되거나 폐기될 수 있습니다.

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