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                  鋰電池及電池內阻基礎知識及測試方法

                  日期:2022-01-26 15:58
                  瀏覽次數:999
                  摘要: 鋰電池基礎知識及測試方法 2017 Ratests 介紹 鋰聚合物電池(Lithium Polymer batteries) 簡稱鋰電池(LiPo)是可重復充電鋰離子電池,由于它容量大使用時間長,現在被越來越多的領域所使用。首先我們來對鋰電池(LiPo)和傳統鎳氫電池(NiMH)和鎳鎘電池(NiCd)作個比較。 鋰電池(LiPo)對比鎳氫電池(NiMH) 鋰電池的優勢: · 鋰電池的重量輕,可以方便做成任何形狀及尺寸 · 鋰電池容量更大 · 鋰電池放電率更高,可以提供更強勁電流 鋰電池的缺點 ...

                         鋰電池基礎知識測試方法  2017  Ratests

                  介紹

                  鋰聚合物電池(Lithium Polymer batteries 簡稱鋰電池(LiPo)是可重復充電鋰離子電池,由于它容量大使用時間長,現在被越來越多的領域所使用。首先我們來對鋰電池LiPo和傳統鎳氫電池NiMH)和鎳鎘電池NiCd作個比較。

                  鋰電池LiPo)對比鎳氫電池NiMH

                  鋰電池的優勢:

                  · 鋰電池的重量輕,可以方便做成任何形狀及尺寸

                  · 鋰電池容量

                  · 鋰電池放電更高,可以提供更強勁

                  鋰電池的缺點

                  · 鋰電池壽命比鎳鎘電池鎳氫電池短,一般只有400循環周期

                  · 鋰電池內部的化學成分非常容易著火

                  · 鋰電池需要特殊設備來進行充電和放電

                  鋰電池參數講解




                  首先我們拿手上的一塊某D公司的鋰電池來講解下各個參數的含義。

                  電源/ 電芯數量

                  一般的鋰電池標稱電壓(nominal voltage3.7V-3.8V左右,如上圖標注了15.2V,說明內部有43.8V電芯串聯。 通常工程師嘴里說的4S就是四個電芯串聯在的一起的電池包,如果是3S電池那就是11.4V,如此類推。

                  關于標稱電壓

                  標稱電壓是電池包的默認電壓。通常鋰電池能沖到4.2V電芯,甚至現在的高性能電池可以沖到更多電壓,*低安全充電電壓為3V電芯,3.8V電芯 是其中間值。

                  應該還有人看到過諸如2S2P的電芯,這說明電池包里面實際四個電芯,兩個電芯串聯,另兩個電芯分別和之前的電芯進行并聯。這種電池現在已經很少見了,因為單電芯也能也能做到高容量。

                  下面再來說個概念,電池包的電壓決定了你的電機能跑多快。電壓高低直接影響到馬達轉速,單位為RPM(轉每分鐘)。那無刷馬達來說,一般用kV來評價,kV=RPM/電壓。如果上面4S電池驅動6000kV的無刷電機,那么*終馬達會達到91200 RPM。電壓越高,轉速越快。

                  容量

                  電池的容量單位是毫安時mAh,它表示在一個小時里面電池可以放多少電。

                  公式為

                  1000mAh = 1 Amp Hour (1Ah)

                  電池放電率 ("C" )

                  我們通常會在和工程師聊天的時候提到這個電池1C放電,這個電池5C放電,那這個C到底是什么?通常我們放電電池放電率簡稱為“C” 。通過C”率可以容易知道電池在什么狀況下放電是安全的。但是有一點請記住,這個“C”不是單一值,它和電池的容量有著密切的關系。下面我們還是D公司的電池來舉例,假設設計值5C

                  5C = 5 x 容量 (A)=5*4.48A=22.4A

                  所以電池在22.4A的持續電流下面安全的,這樣很方便選ESC電機驅動器)是么:)如果超過這個值很容發生過熱或者其它事故。

                  現在C”值通??梢钥吹絻煞N,一種是持續放電率,另一種是瞬間放電率。瞬間放電率一般遠遠大于持續放電率,不過只有10s左右,比如加速場景需要非常大的電流。

                  電池

                  電池內阻電池的一個重要參數,其實它一直在變化,不能用唯壹值來描述,為什么呢?因為電池內部化學反應會隨著溫度、使用時間不斷的變化。

                  為什么評價電池內阻那么重要呢? 簡而言之,當前電池的內阻可以評價當前電池給設備提供的能量的效率,內阻值越高,電池能量就越多消耗在內阻上,自然輸出的也就減少了。在內阻損壞的能量越多,電池也就越熱。

                  內阻用毫歐來表示(mΩ).
                  1,000 mΩ=1 Ohm (Ω)

                  測量內阻需要專用的儀器,有些儀器可以測量多芯電池每個單獨芯的內阻,有些只能測總體內阻。比如 4S (4-S)鋰電池, 用儀器測試結果

                  Cell 1: 3 mΩ     Cell 2: 5 mΩ     Cell 3: 4 mΩ  Cell 44

                  內阻總值為

                  3Ω + 5Ω + 4Ω+ 4Ω = 16 mΩ

                  這些內阻大部分是電池內部在電極端產品的氧化鋰,使用越多氧化鋰產生的越多,內阻也會越來愈大,隨之而來的電池的銷量越來越低,發熱嚴重。

                  下面我們舉例說明,15.2V的電池,阻為16 mΩ,

                  設放電電流為1C4.48A, 內阻上的電壓為:  4.48 A x 0.016 Ω = 0.07168V

                  假設放電電流為5C22.4A, 內阻上的電壓為:  22.4 A x 0.016 Ω = 0.3584V

                  如果電池支持10C 44.8 A時,  內阻上的電壓為: 44.8 A x 0.016 Ω = 0.7168V

                  電壓下降那么多影響那些性能呢?我們還是拿之前的電機來舉例。

                  本來的轉速 15.2V* 6000 = 91200 RPM

                  如果負載電流44.8A, 

                                 15.2-0.7168*6000=86899.2 RPM

                  相差4300.8RPM

                  由此可見電池內阻越低,電池輸出的能量越高,可以使電機轉的更快更有力。

                  至于內阻多少才是正常的,請大家參考各個電池公司的產品手冊。

                  BMS及平衡充放電

                  BMS為電池管理系統的縮寫,之前我們也說過了鋰電池需要特殊的設備來充電。一般分為恒壓或者恒流充電,簡稱為CC (Constant Current)/CV( Constant Voltage).通常使用恒流充電方式,從低電壓慢慢充到4.2V。由于鋰電池內部存在多芯結構,所以在充電的時候需要保證每個電芯電壓一致,這關系到系統的安全,比如飛機等等。現在再來說下BMS,BMS一般裝在電池內部監控可以監控電池的電流,電壓,防止過流過及短路等發生,也同時幫助各個電芯平衡電壓。鋰電池及電池內阻基礎知識及測試方法


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