锂离子电池组装如何选配保护板？
锂离子电池组装如何选配保护板？
锂离子电池在应用时，配备合适的保护板至关重要。本文详细介绍了如何根据电池容量、充放电需求以及电芯数量等因素，选择合适的保护板，并提供了具体的使用建议。
1. 锂离子电池容量和充放电大小选择合适的电池保护板
首先要依据电机功率（实际功率，一般骑行速度对应相应实际功率）来计算电池需要供应的持续电流。例如，电机持续工作电流为20A（48V下1000W电机），那么电池需要能够长时间供应20A电流且温升很低（即使在35℃的夏季环境温度下，电池温度也最好控制在50℃以下）。如果需要高速行驶，48V下20A电流，超压一倍（96V，如ECPU3档）后持续电流达到50A左右，那么在选择电池保护板时，就需要考虑满足这样的参数设定。过低的保护板可能会烧毁电路板，过高的保护板可能会烧毁电机。
2. 锂离子电池组装电芯数量对保护板参数的影响
锂离子电池电芯之间存在容量差、内阻差、电压差等因素，电芯数量越多，组成的电池组稳定性越差，对电池保护板性能要求就会越高。串联使用锂电的大忌是电池自放电严重不均衡。只要大家都相同不均衡没关系，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，选择容量相似的串联。即使容量不相似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不是一致（前提是整组电池满电的时候非得每个电芯都洋溢电了）。总之，容量高低不均衡不影响电池寿命，只是影响整组容量，所以尽量选择容量相似的组装。组装电池非得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，这个热量会顺着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包压降大。（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. 保护板选择及充放电使用事项（数据针对磷酸铁锂离子电池，一般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，所以假如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，犹如很少）。为了电池包寿命，建议任何时候电池充电电压都不要超过3.6V，意味着保护板保护动作电压不高于3.6V，均衡电压建议3.4V-3.5V（每个电芯3.4V已经充进大于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。平时充电可以每节均匀3.4V截止充电（基本洋溢了），这样电池寿命有保障，但是因为保护板还没开始均衡，假如电芯有自放电大的，会随着时间推移，表现为整组容量逐渐下降。所以还要定期（比如每周）把电池每节充到3.5V-3.6V并保持几个小时（只要均匀大于均衡启动电压就可以了），自放电越大，均衡要时间越长，自放电过大的电芯已经很难均衡，要剔除。所以选择保护板的时候，尽量选择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）。其实选择适宜均衡启动电压比保护电压还紧要，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），但假如均衡电压高了，电池包没机会均衡（除非充电电压大于均衡电压，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）。保护板继续放电电流能力。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管你让它继续通过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继续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，甚至是近靠着。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要怎么样选择限流大小（而不是保护板本身电流能力）。假如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继续电流甚至更高（这时只考虑保护板能力，不用担心温升给电芯带来损害）。
下面笔者说说大家常用环境，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（假如是小保护板要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），至于多少适宜，建议继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，惟有管子数量高4倍（相同型号MOS前提下）。笔者们计算一下，倘若50A继续电流，那么MOS内阻为2毫欧姆（要5个75nf75管才能得到这个等效内阻），发热功率是50500.002=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）。假如是同口板，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，总内阻等于2毫欧姆.假如用75管，要总数量20只）。100A继续电流准许发热功率10W的话，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），假如异口板数量仍是4倍，假如100A继续电流仍最高准许5W发热功率，那么只能用0.5毫欧姆管子，相关于50A继续电流要数量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，假如内阻已经确定那么请尽量让板子和外界散热好点。选择保护板别听卖家忽悠的继续多少电流能力，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）。笔者感觉假如真的在卖家标称继续电流下放电，保护板温升应当比较高。所以最好降额选择保护板。（说50A继续，你用到30A就好了，要50A继续的，最好买80A标称继续的）。使用48Vecpu的用户，建议选择保护板总内阻不大于2毫欧姆。
同口板和异口板差别：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，假如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，假如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比较使用的少，所以不用担心因反充电电池过充了。除非刚洋溢电出门，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，不要洋溢就持续骑行，不用担心过充）算好你的电机最大继续电流，选择适宜容量或动力的电池能满足这个继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要电流）。因为假如你电机要50A电流，你非用保护板限流40A，会导致常常保护，控制器猛然断电反而容易坏控制器。（笔者的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笔直跳掉了，保护板一般准许瞬间大电流）。
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