Kanuni ya 3.7V ya bodi ya ulinzi wa betri ya lithiamu-uchambuzi wa viwango vya msingi na vya voltage vya betri ya lithiamu

Aina mbalimbali za matumizi ya betri

Madhumuni ya kukuza teknolojia ya hali ya juu ni kuifanya itumike vyema zaidi kwa wanadamu. Tangu kuanzishwa kwake mwaka wa 1990, betri za lithiamu-ioni zimeongezeka kutokana na utendaji wao bora na zimetumika sana katika jamii. Betri za Lithium-ion haraka zilichukua nyanja nyingi na faida zisizo na kifani juu ya betri zingine, kama vile simu za rununu zinazojulikana, kompyuta za daftari, kamera ndogo za video, n.k. Nchi nyingi zaidi hutumia betri hii kwa madhumuni ya kijeshi. Programu inaonyesha kuwa betri ya lithiamu-ion ni chanzo kidogo cha nishati ya kijani kibichi.

Pili, vipengele kuu vya betri za lithiamu-ioni

(1) Kifuniko cha betri

(2) Nyenzo chanya ya elektrodi ni oksidi ya lithiamu kobalti

(3) Diaphragm-utando maalum wa mchanganyiko

(4) Elektrodi hasi-nyenzo hai ni kaboni

(5) Electroliti ya kikaboni

(6) Kipochi cha betri

Tatu, utendaji bora wa betri za lithiamu-ioni

(1) Voltage ya juu ya kufanya kazi

(2) Nishati kubwa maalum

(3) Maisha ya mzunguko mrefu

(4) Kiwango cha chini cha kujitoa

(5) Hakuna athari ya kumbukumbu

(6) Hakuna uchafuzi wa mazingira

Nne, aina ya betri ya lithiamu na uteuzi wa uwezo

Kwanza, hesabu sasa inayoendelea ambayo betri inahitaji kutoa kulingana na nguvu ya motor yako (inahitaji nguvu halisi, na kwa ujumla, kasi ya kuendesha inafanana na nguvu halisi inayofanana). Kwa mfano, tuseme injini ina mkondo unaoendelea wa 20a (motor 1000w kwa 48v). Katika kesi hiyo, betri inahitaji kutoa sasa 20a kwa muda mrefu. Kupanda kwa joto ni duni (hata kama halijoto ni nyuzi 35 nje ya majira ya joto, halijoto ya betri ni bora kudhibitiwa chini ya nyuzi 50). Kwa kuongeza, ikiwa sasa ni 20a kwa 48v, shinikizo la juu linaongezeka mara mbili (96v, kama vile CPU 3), na sasa inayoendelea itafikia kuhusu 50a. Iwapo ungependa kutumia voltage kupita kiasi kwa muda mrefu, tafadhali chagua betri ambayo inaweza kuendelea kutoa mkondo wa 50a (bado zingatia kupanda kwa halijoto). Mkondo unaoendelea wa dhoruba hapa sio uwezo wa kawaida wa kutokwa kwa betri ya mfanyabiashara. Mfanyabiashara anadai kuwa C chache (au mamia ya amperes) ni uwezo wa kutokwa kwa betri, na ikiwa itatolewa kwa sasa hii, betri itazalisha joto kali. Ikiwa joto halijaondolewa vya kutosha, maisha ya betri yatakuwa mafupi. (Na mazingira ya betri ya magari yetu ya umeme ni kwamba betri zinarundikwa na kuruhusiwa. Kimsingi, hakuna mapungufu yaliyoachwa, na ufungaji ni mkali sana, achilia jinsi ya kulazimisha baridi ya hewa ili kuondokana na joto). Mazingira yetu ya matumizi ni magumu sana. Mkondo wa kutokwa kwa betri unahitaji kupunguzwa kwa matumizi. Kutathmini uwezo wa sasa wa kutokwa kwa betri ni kuona ni kiasi gani cha ongezeko la joto sambamba la betri katika mkondo huu wa sasa.

Kanuni pekee inayojadiliwa hapa ni ongezeko la joto la betri wakati wa matumizi (joto la juu ni adui mbaya wa maisha ya betri ya lithiamu). Ni bora kudhibiti joto la betri chini ya digrii 50. (Kati ya digrii 20-30 ni bora). Hii pia ina maana kwamba ikiwa ni betri ya lithiamu ya aina ya uwezo (kutolewa chini ya 0.5C), kutokwa kwa sasa kwa 20a inahitaji uwezo wa zaidi ya 40ah (bila shaka, jambo muhimu zaidi linategemea upinzani wa ndani wa betri). Ikiwa ni betri ya lithiamu ya aina ya nguvu, ni desturi ya kutokwa kwa kuendelea kulingana na 1C. Hata A123 Ultra-chini ndani upinzani nguvu ya betri lithiamu ni kawaida bora kuondoa katika 1C (si zaidi ya 2C ni bora, 2C kutokwa inaweza tu kutumika kwa nusu saa, na si muhimu sana). Uchaguzi wa uwezo hutegemea ukubwa wa nafasi ya kuhifadhi gari, bajeti ya matumizi ya kibinafsi, na aina mbalimbali zinazotarajiwa za shughuli za gari. (Uwezo mdogo kwa ujumla unahitaji betri ya lithiamu ya aina ya nguvu)

5. Uchunguzi na mkusanyiko wa betri

Mwiko mkubwa wa kutumia betri za lithiamu katika mfululizo ni usawa mkubwa wa kutokwa kwa betri yenyewe. Maadamu kila mtu hana usawa, ni sawa. Shida ni kwamba hali hii haina msimamo ghafla. Betri nzuri ina kutokwa kidogo, dhoruba mbaya ina kutokwa kwa kibinafsi, na hali ambapo kutokwa kwa kibinafsi sio ndogo au la hubadilishwa kwa ujumla kutoka nzuri hadi mbaya. Jimbo, mchakato huu sio thabiti. Kwa hivyo, inahitajika kukagua betri na kutokwa kwa kibinafsi na kuacha betri tu ikiwa na kutokwa kidogo kwa kibinafsi (kwa ujumla, kutokwa kwa bidhaa zinazostahiki ni ndogo, na mtengenezaji ameipima, na shida ni kwamba. bidhaa nyingi zisizo na sifa hutiririka sokoni).

Kulingana na kutokwa kidogo kwa kibinafsi, chagua mfululizo na uwezo sawa. Hata kama nguvu si sawa, haitaathiri maisha ya betri, lakini itaathiri uwezo wa utendaji wa pakiti nzima ya betri. Kwa mfano, betri 15 zina uwezo wa 20ah, na betri moja tu ni 18ah, hivyo uwezo wa jumla wa kundi hili la betri unaweza kuwa 18ah tu. Mwishoni mwa matumizi, betri itakuwa imekufa, na bodi ya ulinzi italindwa. Voltage ya betri nzima bado ni ya juu (kwa sababu voltage ya betri nyingine 15 ni ya kawaida, na bado kuna umeme). Kwa hivyo, voltage ya ulinzi wa kutokwa kwa betri ya pakiti nzima ya betri inaweza kujua kama uwezo wa pakiti nzima ya betri ni sawa (mradi kila seli ya betri lazima ijazwe kikamilifu wakati pakiti nzima ya betri imechajiwa kikamilifu). Kwa kifupi, uwezo usio na usawa hauathiri maisha ya betri lakini huathiri tu uwezo wa kikundi kizima, kwa hivyo jaribu kuchagua mkusanyiko wenye digrii sawa.

Betri iliyokusanyika lazima kufikia upinzani mzuri wa mawasiliano ya ohmic kati ya electrodes. Upinzani mdogo wa mawasiliano kati ya waya na electrode, ni bora zaidi; vinginevyo, electrode yenye upinzani mkubwa wa kuwasiliana itakuwa joto. Joto hili litahamishiwa ndani ya betri pamoja na elektrodi na kuathiri maisha ya betri. Bila shaka, udhihirisho wa upinzani mkubwa wa mkutano ni kushuka kwa voltage kubwa ya pakiti ya betri chini ya sasa ya kutokwa sawa. (Sehemu ya kushuka kwa voltage ni upinzani wa ndani wa seli, na sehemu ni upinzani uliokusanyika wa mawasiliano na upinzani wa waya)

Sita, uteuzi wa bodi ya ulinzi na malipo na utozaji ni masuala ya matumizi

(Takwimu ni za betri ya lithiamu chuma phosphate, kanuni ya betri ya kawaida ya 3.7v ni sawa, lakini habari ni tofauti)

Madhumuni ya bodi ya ulinzi ni kulinda betri dhidi ya chaji kupita kiasi na kutoweka kupita kiasi, kuzuia mkondo wa juu usiharibu dhoruba na kusawazisha voltage ya betri wakati betri imejaa chaji (uwezo wa kusawazisha kwa ujumla ni mdogo, kwa hivyo ikiwa kuna bodi ya ulinzi wa betri ya kujitegemea, ni ya kipekee Ni changamoto kwa usawa, na pia kuna bodi za ulinzi ambazo zinasawazisha katika hali yoyote, yaani, fidia hufanyika tangu mwanzo wa malipo, ambayo inaonekana kuwa nadra sana).

Kwa maisha ya pakiti ya betri, inashauriwa kuwa voltage ya malipo ya betri isizidi 3.6v wakati wowote, ambayo ina maana kwamba voltage ya hatua ya ulinzi ya bodi ya ulinzi sio juu kuliko 3.6v, na voltage ya usawa inapendekezwa kuwa. 3.4v-3.5v (kila seli 3.4v imechajiwa zaidi ya 99 % Betri, inahusu hali ya tuli, voltage itaongezeka wakati wa kuchaji kwa sasa ya juu). Voltage ya ulinzi wa kutokwa kwa betri kwa ujumla iko juu ya 2.5v (juu ya 2v sio shida kubwa, kwa ujumla kuna nafasi ndogo ya kuitumia nje ya nguvu kabisa, kwa hivyo hitaji hili sio juu).

Voltage ya juu iliyopendekezwa ya chaja (hatua ya mwisho ya malipo inaweza kuwa hali ya juu zaidi ya malipo ya voltage) ni 3.5 *, idadi ya kamba, kama vile 56v kwa safu 16. Kwa kawaida, chaji inaweza kukatwa kwa wastani wa 3.4v kwa kila seli (kimsingi ikiwa imechajiwa kikamilifu) ili kuhakikisha muda wa matumizi ya betri. Bado, kwa sababu bodi ya ulinzi bado haijaanza kusawazisha ikiwa msingi wa betri una kutokwa kwa kibinafsi kwa kiasi kikubwa, itakuwa na tabia ya kikundi kizima kwa muda; uwezo hupungua hatua kwa hatua. Kwa hivyo, ni muhimu kuchaji kila betri mara kwa mara hadi 3.5v-3.6v (kama vile kila wiki) na kuiweka kwa saa chache (mradi wastani ni mkubwa kuliko voltage ya kuanzia ya kusawazisha), ndivyo uondoaji wa kibinafsi unavyoongezeka. , muda wa kusawazisha utachukua. Betri za kujiondoa kwa ukubwa ni ngumu kusawazisha na zinahitaji kuondolewa. Kwa hivyo wakati wa kuchagua bodi ya ulinzi, jaribu kuchagua ulinzi wa overvoltage wa 3.6v na uanze kusawazisha karibu 3.5v. (Wengi wa ulinzi wa overvoltage kwenye soko ni juu ya 3.8v, na usawa huundwa juu ya 3.6v). Kuchagua voltage inayofaa ya kuanzia kwa usawa ni muhimu zaidi kuliko voltage ya ulinzi kwa sababu voltage ya juu inaweza kubadilishwa kwa kurekebisha kikomo cha juu cha voltage ya chaja (yaani, bodi ya ulinzi kwa kawaida haina nafasi ya kufanya ulinzi wa juu-voltage). Bado, tuseme voltage ya usawa iko juu. Katika hali hiyo, pakiti ya betri haina nafasi ya kusawazisha (isipokuwa Voltage ya malipo ni kubwa kuliko voltage ya usawa, lakini hii inathiri maisha ya betri), seli itapungua polepole kwa sababu ya uwezo wa kutokwa (kiini bora na kujiondoa kwa 0 haipo).

Uwezo wa sasa wa kutokwa kwa bodi ya ulinzi. Hili ndilo jambo baya zaidi la kutoa maoni. Kwa sababu uwezo wa sasa wa kuzuia wa bodi ya ulinzi hauna maana. Kwa mfano, ukiruhusu bomba la 75nf75 liendelee kupita 50a ya sasa (kwa wakati huu, nguvu ya kupokanzwa ni takriban 30w, angalau 60w mbili mfululizo na ubao wa bandari sawa), mradi tu kuna shimo la joto la kutosha kutoweka. joto, hakuna shida. Inaweza kuhifadhiwa kwa 50a au hata zaidi bila kuchoma bomba. Lakini huwezi kusema kwamba bodi hii ya ulinzi inaweza kudumu 50a sasa kwa sababu paneli nyingi za kinga za kila mtu zimewekwa kwenye sanduku la betri karibu sana na betri au hata karibu. Kwa hiyo, joto la juu kama hilo litawasha betri na joto. Tatizo ni kwamba joto la juu ni adui mbaya wa dhoruba.

Kwa hiyo, mazingira ya matumizi ya bodi ya ulinzi huamua jinsi ya kuchagua kikomo cha sasa (sio uwezo wa sasa wa bodi ya ulinzi yenyewe). Tuseme ubao wa ulinzi umetolewa nje ya kisanduku cha betri. Katika kesi hiyo, karibu bodi yoyote ya ulinzi yenye kuzama kwa joto inaweza kushughulikia sasa inayoendelea ya 50a au hata zaidi (kwa wakati huu, tu uwezo wa bodi ya ulinzi huzingatiwa, na hakuna haja ya kuwa na wasiwasi juu ya kupanda kwa joto na kusababisha uharibifu wa seli ya betri). Kisha, mwandishi anazungumza juu ya mazingira ambayo kila mtu hutumia kwa kawaida, katika nafasi iliyofungwa sawa na betri. Kwa wakati huu, nguvu ya juu ya kupokanzwa ya bodi ya ulinzi ni bora kudhibitiwa chini ya 10w (ikiwa ni bodi ndogo ya ulinzi, inahitaji 5w au chini, na bodi ya ulinzi ya kiasi kikubwa inaweza kuwa zaidi ya 10w kwa sababu ina uharibifu mzuri wa joto. na halijoto haitakuwa juu sana). Kuhusu ni kiasi gani kinachofaa, inashauriwa kuendelea. Joto la juu la bodi nzima hauzidi digrii 60 wakati sasa inatumika (digrii 50 ni bora). Kinadharia, chini ya joto la bodi ya ulinzi, ni bora zaidi, na chini itaathiri seli.

Kwa sababu bodi ya bandari sawa imeunganishwa kwa mfululizo na mos ya malipo ya umeme, kizazi cha joto cha hali sawa ni mara mbili ya bodi ya bandari tofauti. Kwa kizazi sawa cha joto, idadi tu ya zilizopo ni mara nne zaidi (chini ya msingi wa mfano huo wa mos). Hebu tuhesabu, ikiwa 50a ya sasa inayoendelea, basi upinzani wa ndani wa mos ni milliohms mbili (5 75nf75 zilizopo zinahitajika ili kupata upinzani huu wa ndani sawa), na nguvu ya joto ni 50 * 50 * 0.002 = 5w. Kwa wakati huu, inawezekana (kwa kweli, uwezo wa sasa wa mos wa upinzani wa ndani wa 2 milliohms ni zaidi ya 100a, hakuna tatizo, lakini joto ni kubwa). Ikiwa ni bodi ya bandari sawa, mos 4 2 milliohm upinzani wa ndani inahitajika (kila upinzani wa ndani wa sambamba mbili ni miliohm moja, na kisha kushikamana katika mfululizo, jumla ya upinzani wa ndani ni sawa na milioni 2 zilizopo 75 hutumiwa, jumla ya idadi ni 20). Tuseme mkondo unaoendelea wa 100a unaruhusu nguvu ya kupokanzwa kuwa 10w. Katika kesi hiyo, mstari na upinzani wa ndani wa 1 miliohm unahitajika (bila shaka, upinzani sawa wa ndani unaweza kupatikana kwa uunganisho wa MOS sambamba). Ikiwa idadi ya bandari tofauti bado ni mara nne, ikiwa mkondo unaoendelea wa 100a bado unaruhusu nguvu ya juu ya 5w ya Kupokanzwa, basi bomba la milliohm 0.5 tu linaweza kutumika, ambalo linahitaji mara nne ya kiasi cha mos ikilinganishwa na 50a kuendelea sasa ili kuzalisha sawa. kiasi cha joto). Kwa hiyo, unapotumia bodi ya ulinzi, chagua ubao na upinzani wa ndani usio na maana ili kupunguza joto. Ikiwa upinzani wa ndani umedhamiriwa, tafadhali acha ubao na joto la nje lipotee vizuri. Chagua bodi ya ulinzi na usisikilize uwezo unaoendelea wa muuzaji. Uliza tu upinzani wa ndani wa jumla wa mzunguko wa kutokwa kwa bodi ya ulinzi na uhesabu mwenyewe (uliza ni aina gani ya bomba inayotumiwa, ni kiasi gani kinachotumiwa, na uangalie hesabu ya upinzani wa ndani na wewe mwenyewe). Mwandishi anahisi kwamba ikiwa inatolewa chini ya mkondo wa kawaida wa muuzaji, ongezeko la joto la bodi ya ulinzi inapaswa kuwa ya juu. Kwa hiyo, ni bora kuchagua bodi ya ulinzi na derating. (Sema 50a kuendelea, unaweza kutumia 30a, unahitaji 50a mara kwa mara, ni bora kununua 80a ya kawaida inayoendelea). Kwa watumiaji wanaotumia 48v CPU, inashauriwa kuwa upinzani wa jumla wa ndani wa bodi ya ulinzi sio zaidi ya miliohm mbili.

Tofauti kati ya ubao wa bandari sawa na ubao tofauti wa bandari: ubao wa bandari sawa ni mstari sawa wa malipo na uondoaji, na utozaji na uondoaji wote unalindwa.

Bodi tofauti ya bandari haitegemei njia za kuchaji na kutoa huduma. Lango la kuchaji hulinda tu kutokana na chaji zaidi wakati wa kuchaji na hailindi ikiwa imeondolewa kwenye mlango wa kuchaji (lakini inaweza kutokwa kabisa, lakini uwezo wa sasa wa lango la kuchaji kwa ujumla ni mdogo). Bandari ya kutokwa hulinda dhidi ya kutokwa zaidi wakati wa kutokwa. Iwapo inachaji kutoka kwa lango la kutokeza, utozaji mwingi haujafunikwa (kwa hivyo uchaji wa nyuma wa CPU unaweza kutumika kwa ubao tofauti wa bandari. Na malipo ya nyuma ni madogo zaidi kuliko nishati inayotumika, kwa hivyo Usijali kuhusu kutoza chaji kupita kiasi. betri kutokana na chaji ya nyuma. Isipokuwa ukitoka ukiwa na malipo kamili, ni kilomita chache kuteremka mara moja. Ukiendelea kuanza kuchaji eabs reverse, unaweza kuchaji betri kupita kiasi, ambayo haipo), lakini matumizi ya kawaida ya kuchaji. kutoka kwa lango la kutokeza, isipokuwa ukifuatilia kila mara voltage ya kuchaji (kama vile chaji ya muda ya dharura ya kando ya barabara ya juu, unaweza kuamini kutoka kwa lango la kutokeza, na uendelee kupanda bila kuchajiwa kikamilifu, usijali kuhusu kuchaji zaidi)

Kuhesabu kiwango cha juu cha mkondo unaoendelea wa motor yako, chagua betri yenye uwezo au nguvu inayofaa ambayo inaweza kufikia mkondo huu wa kila wakati, na kupanda kwa joto kunadhibitiwa. Upinzani wa ndani wa bodi ya ulinzi ni ndogo iwezekanavyo. Ulinzi wa sasa wa bodi ya ulinzi unahitaji ulinzi wa mzunguko mfupi tu na ulinzi mwingine usio wa kawaida wa matumizi (usijaribu kuweka kikomo cha mkondo unaohitajika na kidhibiti au motor kwa kupunguza rasimu ya bodi ya ulinzi). Kwa sababu ikiwa injini yako inahitaji 50a sasa, hutumii bodi ya ulinzi ili kuamua 40a ya sasa, ambayo itasababisha ulinzi wa mara kwa mara. Kushindwa kwa nguvu kwa ghafla kwa mtawala kutaharibu kwa urahisi mtawala.

Saba, uchambuzi wa kiwango cha voltage ya betri za lithiamu-ioni

(1) Voltage ya mzunguko wazi: inarejelea voltage ya betri ya lithiamu-ioni katika hali isiyofanya kazi. Kwa wakati huu, hakuna mtiririko wa sasa. Wakati betri imechajiwa kikamilifu, tofauti inayoweza kutokea kati ya elektrodi chanya na hasi ya betri kawaida ni karibu 3.7V, na ya juu inaweza kufikia 3.8V;

(2) Sambamba na voltage ya mzunguko wa wazi ni voltage ya kazi, yaani, voltage ya betri ya lithiamu-ioni katika hali ya kazi. Kwa wakati huu, kuna mtiririko wa sasa. Kwa sababu upinzani wa ndani wakati mtiririko wa sasa unapaswa kushinda, voltage ya uendeshaji daima ni ya chini kuliko jumla ya voltage wakati wa umeme;

(3) Voltage ya kusitisha: yaani, betri haipaswi kuendelea kutolewa baada ya kuwekwa kwenye thamani maalum ya voltage, ambayo imedhamiriwa na muundo wa betri ya lithiamu-ioni, kwa kawaida kutokana na sahani ya kinga, voltage ya betri wakati. kutokwa kumekomeshwa ni karibu 2.95V;

(4) Voltage ya kawaida: Kimsingi, voltage ya kawaida pia inaitwa voltage iliyokadiriwa, ambayo inarejelea thamani inayotarajiwa ya tofauti inayowezekana inayosababishwa na mmenyuko wa kemikali wa nyenzo chanya na hasi za betri. Voltage iliyokadiriwa ya betri ya lithiamu-ion ni 3.7V. Inaweza kuonekana kuwa voltage ya kawaida ni Voltage ya kawaida ya kufanya kazi;

Kwa kuzingatia voltage ya betri nne za lithiamu-ioni zilizotajwa hapo juu, voltage ya betri ya lithiamu-ioni inayohusika katika hali ya kazi ina voltage ya kawaida na voltage ya kazi. Katika hali isiyo ya kufanya kazi, voltage ya betri ya lithiamu-ion ni kati ya voltage ya mzunguko wa wazi na mwisho wa mwisho kwa sababu ya betri ya lithiamu-ion. Mwitikio wa kemikali wa betri ya ion unaweza kutumika mara kwa mara. Kwa hiyo, wakati voltage ya betri ya lithiamu-ion iko kwenye voltage ya kukomesha, betri lazima ishtakiwa. Ikiwa betri haijashtakiwa kwa muda mrefu, maisha ya betri yatapungua au hata kufutwa.