3.7V锂电池保护板原理——锂电池一次及电压标准解析

电池用途广泛

发展高新技术的目的是为了更好地为人类服务。 锂离子电池自1990年问世以来，因其优异的性能而不断增加，并在社会上得到广泛应用。 锂离子电池以其他电池无法比拟的优势迅速占领了许多领域，如知名的手机、笔记本电脑、小型摄像机等，越来越多的国家将这种电池用于军事目的。 应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。

二、锂离子电池的主要成分

（1）电池盖

(2)正极活性物质为钴酸锂

(3) 隔膜——一种特殊的复合膜

(4)负极——活性物质为碳

(5) 有机电解液

(6) 电池盒

三、锂离子电池的优越性能

(1) 工作电压高

(2) 比能量更大

(3) 循环寿命长

(4) 自放电率低

(5) 无记忆效应

(6) 无污染

四、锂电池类型及容量选择

首先，根据您的电机功率计算电池需要提供的持续电流（需要实际功率，一般骑行速度对应对应的实际功率）。 例如，假设发动机的连续电流为 20a（1000w 电机，48v）。 这种情况下，电池需要长时间提供20a的电流。 温升较浅（即使夏天室外温度35度，电池温度最好控制在50度以下）。 另外，如果20v时电流为48a，则超压增加一倍（96v，如CPU 3），持续电流会达到50a左右。 如果喜欢长时间过压使用，请选择能持续提供50a电流的电池（还是要注意温升）。 这里风暴的持续电流不是商家标称的电池放电容量。 商家声称几C（或几百安培）是电池的放电容量，如果以这个电流放电，电池会产生剧烈的发热。 如果热量没有充分散发，电池寿命将是简明扼要的。 （而且我们电动车的电池环境是电池堆放放的，基本不留空隙，而且包装很严密，更别说怎么强制风冷散热了）。 我们的使用环境非常恶劣。 电池放电电流需要降额使用。 评估电池放电电流能力是看电池在这个电流下对应的温升有多少。

这里讨论的唯一原理就是电池在使用过程中的温升（高温是锂电池寿命的死敌）。 电池温度最好控制在50度以下。 （20-30度之间最好）。 这也意味着，如果是容量型的锂电池（0.5C以下放电），20a的持续放电电流需要40ah以上的容量（当然最关键的还是要看电池的内阻）。 如果是动力型锂电池，习惯上按照1C连续放电。 即使是A123超低内阻动力型锂电池，通常最好在1C时取出（不超过2C比较好，2C放电只能用半个小时，用处不大）。 容量的选择取决于汽车储物空间的大小、个人支出预算以及预期的汽车活动范围。 （小能力一般需要动力型锂电池）

5. 电池的筛选和组装

锂电池串联使用的大忌是电池自放电的严重不平衡。 只要每个人都同样不平衡，就可以了。 问题是这种状态突然变得不稳定。 好的电池自放电小，坏的暴风雨自放电大，自放电不小或不小的情况一般由好变坏。 状态，这个过程是不稳定的。 所以要筛选掉自放电大的电池，只留下自放电小的电池（一般合格品的自放电小，厂家都测过，问题是许多不合格的产品流入市场）。

以小自放电为基础，选择容量相近的系列。 即使功率不一样，也不会影响电池寿命，但会影响整个电池组的功能能力。 比如15节电池的容量是20ah，只有一节电池是18ah，所以这组电池的总容量只能是18ah。 使用结束，电池没电，保护板保护。 整个电池的电压还是比较高的（因为其他15节电池的电压都是标准的，还有电）。 因此，整个电池组的放电保护电压可以判断整个电池组的容量是否相同（前提是在整个电池组充满电的情况下，每个电芯都必须充满电）。 总之，不平衡的容量不影响电池寿命，只影响整个组的能力，所以尽量选择程度相近的总成。

组装的电池必须在电极之间实现良好的欧姆接触电阻。 导线与电极之间的接触电阻越小越好； 否则，接触电阻较大的电极会发热。 这种热量会沿着电极传递到电池内部，影响电池寿命。 当然，相当大的组装电阻的表现是电池组在相同放电电流下的显着压降。 （压降一部分是电芯的内阻，一部分是组装好的接触电阻和导线电阻）

六、保护板选择及充放电使用事项

（数据为 磷酸铁锂电池，普通3.7v电池原理相同，但信息不同）

保护板的作用是保护电池过充过放，防止大电流破坏暴风雨，在电池满电时平衡电池电压（平衡能力一般比较小，所以如果有自放电电池保护板，它的平衡是异常具有挑战性的，而且也有可以在任何状态下平衡的保护板，即从充电开始就进行补偿，这似乎很少见）。

对于电池组的寿命，建议任何时候电池充电电压不超过3.6v，也就是说保护板的保护动作电压不高于3.6v，建议平衡电压为3.4v-3.5v（每节3.4v已充99%以上电池，指静止状态，大电流充电时电压会升高）。 电池放电保护电压一般在2.5v以上（2v以上问题不大，一般没电完全没电使用的机会不大，所以这个要求不高）。

充电器推荐最大电压（充电最后一步可以是最高恒压充电模式）为3.5*，串数，比如56排16v左右。 通常情况下，可以在平均每节 3.4v（基本上充满电）的情况下切断充电，以保证电池寿命。 不过，由于保护板还没有开始平衡，如果电芯自放电量大，时间久了会表现为一个整体； 容量逐渐减小。 因此，需要定期将每节电池充电至3.5v-3.6v（如每周一次）并保持几个小时（只要平均值大于均衡启动电压），自放电越大，均衡所需的时间越长。 自放电超大电池难以平衡，需要淘汰。 所以在选择保护板的时候，尽量选择3.6v过压保护，在3.5v左右启动均衡。 （市面上的过压保护大多在3.8v以上，3.6v以上形成均衡）。 选择一个合适的平衡启动电压比保护电压更重要，因为可以通过调节充电器的最大电压限制来调节最大电压（即保护板通常没有机会做高压保护）。 尽管如此，假设平衡电压很高。 在那种情况下，电池组没有机会平衡（除非充电电压大于平衡电压，但这会影响电池寿命），电芯会由于自放电能力逐渐下降（理想电芯具有不存在自放电 0）。

保护板的持续放电电流能力。 这是最糟糕的评论。 因为保护板的限流能力没有意义。 比如让一个75nf75的管子继续通过50a的电流（此时发热功率在30w左右，同一个端口板至少串联两个60w），只要有足够散热的散热片即可散热，没有问题。 它可以保持在50a甚至更高而不烧管。 但是你不能说这个保护板可以持续50a的电流，因为大家的保护板大部分都放在电池盒里，离电池很近，甚至很近。 因此，如此高的温度会使电池发热并发热。 问题是高温是风暴的致命敌人。

因此，保护​​板的使用环境决定了如何选择限流（不是保护板本身的电流容量）。 假设保护板从电池盒中取出。 那样的话，几乎任何带散热片的保护板都可以承受50a甚至更高的持续电流（此时只考虑保护板的容量，不用担心温升造成损坏）电池）。 接下来，笔者说说大家平时使用的环境，和电池一样的密闭空间。 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，大体积保护板可以在10w以上，因为散热好并且温度不会太高）。 至于多少合适，建议继续。 通电时整板最高温度不超过60度（50度最好）。 理论上，保护板的温度越低越好，对电芯的影响也越小。

由于同一个端口板串联充电电摩，相同情况下的发热量是不同端口板的两倍。 相同的发热量，仅管数高出四倍（在mos型号相同的前提下）。 我们计算一下，如果50a的连续电流，那么mos的内阻是5毫欧（这个等效内阻需要75个75nf50管），加热功率是50*0.002*5=2w。 这时候是可以的（其实100毫欧内阻的mos电流容量4A以上，没问题，但是发热量大）。 如果是同一个端口板，需要2个2毫欧的内阻mos（每两个并联的内阻为75毫欧，然后串联起来，总内阻等于20万只用了100管，总数为10)。 假设1a的连续电流允许加热功率为100w。 那样的话，就需要一根内阻为5毫欧的线（当然可以通过MOS并联得到精确的等效内阻）。 如果不同端口的数量还是四倍，如果0.5a的持续电流仍然允许最大50w的加热功率，那么就只能用50毫欧的管子了，相比30a的持续电流需要50倍的mos量才能产生同样的热量）。 因此，在使用保护板时，要选择内阻可以忽略不计的板子，以降低温度。 如果内阻已经确定，请让板子和外部散热更好。 选择保护板，不要听卖家的连续电流容量。 只需询问保护板放电电路的总内阻，自行计算（询问使用什么类型的管子，使用多少数量，并自行检查内阻计算）。 笔者觉得如果在卖家标称的持续电流下放电，保护板的温升应该比较高。 因此，最好选择带降额的保护板。 （说80a连续，可以用48a，需要XNUMXa常数，最好买XNUMXa标称连续）。 对于使用XNUMXv CPU的用户，建议保护板总内阻不超过XNUMX毫欧。

同口板和异口板的区别：同口板充放电是同一根线，充放电都有保护。

不同端口板独立于充放电线路。 充电口在充电时只保护过充，从充电口取出不保护（但可以完全放电，但充电口的电流容量一般比较小）。 放电口可防止放电过程中的过度放电。 如果从放电口充电，过充是不被覆盖的（所以CPU的反向充电完全可以用于不同的端口板。并且反向充电比使用的能量小，所以不用担心过度充电。电池由于反向充电。除非你全额付款出去，否则立即下坡几公里。如果你继续启动eabs反向充电，可能会过度充电，这不存在），但经常使用充电从不充电从放电口，除非你不断监测充电电压（比如临时路边紧急大电流充电，从放电口可以放心，在不充满电的情况下继续骑行，不用担心过充）

计算你电机的最大持续电流，选择容量或功率合适的电池，能满足这个恒流，控制温升。 保护板的内阻尽量小。 保护板的过流保护只需要短路保护和其他异常使用保护（不要试图通过限制保护板的吃水来限制控制器或电机所需的电流）。 因为如果你的发动机需要50a电流，你不用保护板确定电流40a，会造成频繁保护。 控制器突然断电很容易损坏控制器。

七、锂离子电池的电压标准分析

(1)开路电压：指锂离子电池在非工作状态下的电压。 此时，没有电流流动。 电池充满电时，电池正负极电位差通常在3.7V左右，高的可达3.8V；

(2)与开路电压对应的是工作电压，即锂离子电池在工作状态下的电压。 此时，有电流流动。 因为要克服电流流动时的内阻，所以工作电压总是低于通电时的总电压；

(3) 终止电压：即电池置于特定电压值后不应继续放电，这是由锂离子电池的结构决定的，通常是由于保护板的原因，电池电压当放电终止约为2.95V；

(4)标准电压：原则上标准电压也称为额定电压，是指电池正负极材料发生化学反应产生的电位差的期望值。 锂离子电池的额定电压为3.7V。 可见，标准电压为标准工作电压；

从上述四款锂离子电池的电压来看，工作状态所涉及的锂离子电池的电压有标准电压和工作电压之分。 在非工作状态下，由于锂离子电池的原因，锂离子电池的电压介于开路电压和终止电压之间。 离子电池的化学反应可以重复使用。 因此，当锂离子电池的电压处于终止电压时，必须对电池进行充电。 如果电池长时间不充电，电池的寿命就会减少甚至报废。