解决方案 | solution Center

您的位置:首页 > 解决方案分类01 > 独轮车锂电池保护板与电池均衡

独轮车锂电池保护板与电池均衡

均衡保护板

所谓电池不均衡,是指在串联电池组的情况下,各节电池的电量变得不一致,这样在充电时某些电池还没充满,另一些电池已经超压;而放电时那些没有充满的电池提前进入低压而停止放电,这样整个电池组的容量就降低了。
电池不均衡,在多个电池串联、并联数量少或没有并联、放电电流大或使用条件恶劣的场合最容易发生。当然,优质电池由于生产时一致性好,就不容易发生不均衡现象。另外,在电池布局上,如果温度不一样,也容易发生不均衡现象。

电池生产使用时,指标参数难免有各种微小差异,即便是同一批电池,在容量、内阻、放电电压和自放电电流等指标上,也不会完全一样。
往往春水堂视频App官网ios拿到一个电池,会很注重其容量、内阻和放电平台电压,忽略了自放电电流指标。下面通过图示来说明,自放电电流不同和大电流放电是电池组不均衡的元凶。


均衡充功能说来也简单,就是当某节电池电压达到4.2V的时候,用开关并联一个电阻,这样充电电流就被旁路了一部分,其电压就可能不会继续升高而保持在4.2V,不过对于没有充满的电池,其对应开关就不接通,会被继续充下去。通过引入开关,使得各电池的充电电流不同,电量小的电池会得到更大的充电电流,最后会全部充满,实现了均衡。


T260的保护IC:MAX14921,是一个非常不错的16串锂电管理模块,具有精度高、功能强、灵活性好的特点,也具备电池均衡功能



T260这种保护方式,具有很大的优势。传统独立保护板,在电池不均衡、有一节电池没电的情况下,保护板只能进行低压保护,造成整个独轮车断电,因此独轮车在电池电量不足的情况下,不要玩的太激烈。
而T260就不一样,MCU可以随时知道每一节电池的电压,当某节电池电压达到低限时,不是断电,而是翘板、警告、闪红灯。这种情况我碰到多次,大多是在已经快闪再上坡的时候,翘板后马上就骑不了了。

总之,可以确信,正规的独轮车的电池组是具有均衡充电功能的。

那么,如何判断一个电动独轮车的电池不均衡了呢?

1、续航下降

这是最简单的判别办法。锂电池的充放电寿命一般都很长,比如充放1000个循环仍可保持75%的容量。如果新车没用多久,充电次数也不多,就感觉续航不如以前,那很可能就是不均衡了。续航下降的越多,就越可能是电池不均衡。当然,这种判断方法要注意其它条件的影响,例如上坡爬山就很费电池,激烈的技巧运动也会多耗电,冬天天气寒冷电池容量本来就下降。

2、充电时间变短

本来充电需要2个小时左右才转绿灯,如果转灯的时间提前,说明充入的电量少,很可能就是不均衡了。
严重不均衡的,会出现一骑会儿就没电,充一会儿就满的现象。
充电试验也要排除一些特殊因素的影响,例如冬天刚从室外拿到室内需要等1、2个小时电池温度上升后再充电。另外,电池没有完全放光,包括冬天室外骑行没有电,再拿到室内还可以缓出来很多电,此时充电自然也会较短时间充满。

3、使用时看电量状态变化

参见前面的电池放电曲线,正常的电池,骑行时电量是均匀、逐渐下降的。如果电池不均衡了,后半程会下降的很快。例如T260,按理说闪灯表明电量用去1/3,快闪时用去2/3还剩余1/3,但若快闪后很快没电报警,甚至刚刚慢闪不久就没电了,说明已经严重不均衡。
同样,4格电量显示的,如果到了2格后很快没电,就说明已经不均衡。
这种判断方法的道理,是因为电量显示是根据总电压计算而来的,不均衡时总电压一般下降不多,但个别电池很快没电会引起保护板保护。

4、用观察充电电流的办法来判断是否均衡
充电时充电器转绿灯后,如果仍然有充电电流(大概0.2A左右),并逐渐减少,那说明正常。
如果红灯转绿灯时充电电流突然减少到0,那就说明不均衡了,此时充电电路因某节电池电压达到4.25V而过压保护。正常情况下充电器的电压会被电池均分,比如67.2V除16就是4.2V。但若不均衡发生,有些电池电压低,势必就造成某些电池超过4.2V,当超过4.25V就会触发充电保护而完全切断充电电流。
测量充电电流可以用直流钳表,具有2A/4A/20A/40A量程的数字钳表均可,注意有些钳表只有交流档,那是不能用的。把充电器电线的外皮剥离开(注意不要破坏内部芯线的外皮),分出一股供钳表插入即可测量:

以上钳表为Fluke 319,具有40A直流电流档,满度40.00A,分辨0.01A。
其实用国产UNI-T的UT210E就不错,有2.000A直流电流档,分辨1mA:


5、观察充电电压来判断是否不均衡

正常充电时,当红灯转为绿灯时,仍然具有充电电流和内阻的存在,充电器的输出电压达不到67V的。
如果充电时,在红灯转绿灯的时候电压突然升高,比如从66.5V一下子就跳到67.15V,而这个67.1V就是拔下独轮充电插头的空载电压,那说明没有充电电流了、充电保护了、失衡了。跳变前电压越低,说明失衡越严重。
如果有条件的话,可以采集充电电压数据,做出充电电压曲线,就一目了然了(见后面的实例)。
电压测量,可以把充电线的外皮剥开,交错再剥开内芯的皮,用钩子或夹子采集电压信号:

电压测量完毕及时用胶布包扎好。

6、温度判断法

电池充满、充电器转为绿灯后,继续充电2小时以上,然后手摸独轮车电池侧,如果有温热 ,那说明电池均衡保护板在起作用,此时表明电池是均衡的。如果独轮车电池侧不发热,说明不均衡而引起过压保护。当然,也可能是劣质独轮车,没有均衡保护板,那样没有温度也判别不出是否均衡(有温度则均衡)。
如果不知道电池的保护板在哪里,浑身摸个遍即可。
已经充满的独轮车,可以继续插电2小时,再摸。

7、内部检查法

比如T260先充满电,然后拆开带有开关的一侧护板,拔下电源线和电压监测插座,在两个电压检测插座上逐一测量单节电池的电压,直接得到电池是否均衡的数据。如果最低电压者和最高电压者相差0.2V,那就相当于20%的容量差异,就不太均衡了,差异越大不均衡性也就越大。


独轮车在使用和充电时,要怎么做才能尽量保持电池均衡的状态呢?


1、首先,独轮车要经常使用,经常充电,才能发挥均衡板的均衡作用。

如果一个独轮车长期不用,或者充电方法不合适,那电池也会逐渐不均衡的。

2、其次,充电的时候必须等绿灯亮起后,继续充电1到4个小时,才能让均衡电路起作用。绿灯亮起后到底继续充多长时间,要看充电频度,经常充电的可以短一些,不太经常充电时可以长一些。
否则,绿灯一亮起,那正是均衡电路将要起作用的时候,马上拔掉充电器,均衡电路就永远得不到发挥,电池就逐渐不均衡起来。

当然,这种充电的前提是保护板不能因严重不均衡而充电保护,即转绿灯后需要有电流,才能起到均衡作用。
由于55mA×67.2V有3.5W,这个功率在电池充满后只能被均衡电路板的电阻消耗,有温热属于正常。
其实刚充电的时候电池反而不热,因为所有的能量几乎都给电池充进去了,只有绿灯亮起后再等一段时间,均衡电路开始起作用,才会有
发热。

3、尽量避免剧烈运动,比如爬陡坡、高速爬坡、高速骑行,这样放电电流大,电池的效率差异大,就容易产生不均衡。

4、冬天天冷的时候不要剧烈运动,此时电池容量下降。充电的时候,从寒冷的室外拿到室内后,要等1、2个小时,电池温度上升后再充电。



发现电池已经不均衡,如何改正

1、利用独轮车内部均衡保护板的均衡功能
此时直接利用均衡保护板已经不行,因为充电转绿灯后电流为0,继续充电毫无作用。
需要简单改造一下充电器,在充电线上串联一个电阻,这个电阻的阻值要与内部均衡板的均衡电阻一样,例如对于T260就串联220欧,如果是GW14就串联100欧,功率2W-5W,这样再充电,充电电流就比较小,小于均衡电流,这样其MOS管道通后就可以完全分流,就不会触发过压保护。而这较小的充电电流,就可以电池组中电压低的电池进行充电,只要时间足够长,就可以达到均衡。至于到底充多长时间,取决于失衡程度。假设不均衡程度为50%,即某个电池只有半电,那至少需要再充入1300mAh,80mA的电流就需要16小时。对于IPS T260,均衡电流只有20mA,因此需要采用221的电阻(220欧),充电时间为1300/20=65小时。

使用此法,先把独轮车按照常规的方法充电充满,然后串入电阻进行均衡充。改正不均衡后,去掉电阻,用胶布把电缆包好。

2、最彻底的还是内部手动均衡办法
独轮车充满后,拆开电池仓,逐个测量电池电压,对于电压低的,用单节锂电充电器,引出两根线,把亏电电池吃小灶充满;如果某节电压过高可以单独用电阻放电。


3、制作均衡器,适合小批量快速均衡用
制作一个电路板,内带功率均衡器件,具有充电器插座、两个电池插头。

利用原来的充电器作为电源输入,而输出部分就是与独轮车内部电压检测插座一样的两个插头(9P和11P)。
均衡器内部包含16个串联的4.18V限压稳定器,接到T260的电池检测口的19根线上,实现外部均衡充电。
做16个4.185V的超级稳压管,先把独轮车充满,开盖、拔下各电源线,把均衡板插到电池的检测口上,再把充电器接到均衡板上,充电即可:

超级稳压管的作用,就是在每节电池电压达到4.185V之前,不起任何作用,电池照常充电,但任何一节电池达到4.185V的时候对应稳压管就导通开始分流,旁路了充电电流使得该电池电压不会增大,即电压保持在4.185V,因此也就不过充,但此电流继续给电压低的电池充电。待所有电池的电压都达到4.185V后,保持一段时,各电池就均衡了。


标签:
上一篇:一款经典的锂电池组保护板均衡充电方案 下一篇:初创公司为锂离子电池提供硅解决方案

相关文章

成功案例