关于磷酸铁锂电池充电器电压的选择

(原)天际

本人以前对电动车锂电并不了解，也不关心，自从上个月在淘宝买了一个4820磷酸铁锂电后，看来许多有关锂电的知识，对锂电渐渐了解了些。特别是看了park版主的许多贴子深有感触，park 不是一个资深的理论研究者，而是一个有丰富的实践经验以理论结合实际的踏踏实实，从不浮夸的业余电子爱好者。特别是对其关于充电器电压的选择极其赞同。   许多锂电池充电器，譬如48V磷酸铁锂电池充电器，大多输出电压为58.4V，平均单体充电电压3.65V。而均衡板保护板一般保护电压3.65V至3.8V,均衡电压3.5V至3.65V。很多卖家说充电结束后红绿灯不停循环是均衡的结果，证明锂电保护板和充电器是正常的。但是我感觉这个观点是有些是错误的。
   假如一个48v磷酸铁锂电池保护板保护电压为3.65v，均衡电压为3.5V，每个单体充电电压一旦到3.45V以上，单体充电电压会急剧升高，如果一个单体电压落后，其他单体电压一旦充电到3.65V，保护板会动作，充电器会停止工作，电压落后的单体也不会再充电，超过均衡动作的单体开始均衡放电，这时估计大多数单体都超过均衡电压，十多个单体一起均衡放电，会造成保护板温度上升，对保护板有所影响，均衡一段时间后，保护板又开始充电，那些本来充电电压高的单体又很快冲到3.65V，而电压落后的单体充电电压依然不能达到合适的电压，这样充电器反复断电充电，反复均衡，部分单体的电压反复处于3.5V—3.65V之间，很多用户充电时大多会不注意充电时间忘记拔掉充电器，很多整夜充电，这样不但对保护板不利，对每个单体也不利，往往会降低锂电的寿命。
   最好的方法是选择三段式充电器（恒流、恒压、涓流），并且同park 版主的观点将充电器电压调到均衡电压的起点，如均衡电压3.5V，充电器充电电压调到56V。我估计很多人会反对我和park 版主的观点：调到刚好均衡的起点怎么能更好的均衡呢？？我的观点是这个电压其实比高电压能更好的均衡，而且更有利于保护板和单体的寿命，同时也会降低充电电费。反对我这个观点的仔细看下我的分析。
   假如保护板均衡电压3.5V，充电器选择56V。当充电电压到56V如果一个单体电压落后，必然会有一个单体电压会超过均衡电压，这时超过的单体开始均衡，其实这时充电器继续以更小的涓流充电，其中大多数单体接近均衡电压并没发生均衡，保护板温度很低。由于充电电压调到56V，正在均衡的单体电压并不会过高超过3.65V的保护电压，保护板不会动作，单体电压低的依然持续充电。这样就可以长时间均衡充电，而使每个单体都接近均衡电压。当每个单体电压都达到3.5V，总电压到56V时，电池组电压与充电器电压相等，充电器不会再向电池充电，这样你就是整天不拔充电器也没妨碍。
   刚开始卖家佩带的充电器，输出电压是58.4，后来自己变成58.1v，可能是气温的原因。前几次充电转灯断电后，保护板持续一两个小时发热，停止发热时电池组电压为55.7V，（曾经有两次停止均衡后为54.6V左右），并保持不变，说明没有自己漏电现象。但是55.7V的电压平均每个单体是3.48125V，说明平均单体电压是低于均衡板设计电压的。后来我把充电器电压调到56.2V（考虑线路的压降，保守调高0.2V），转灯后继续冲两小时，保护板这时稍微温，几乎不发热。拔掉充电器，保护板很快变凉了。静止两个小时后，测量电池电压56.1V，平均刚好处于均衡板单体电压状态，实验发现，调低充电器电压反而会使电池组最终充电静止电压稍高，等于每个单体均衡电压都为均衡板设计电压。而充电器电压高时，平均均衡电压稍低均衡版设计电压，平均为3.48V，这时如果大多数单体都处于均衡设计电压3.5V，必然会有一个或几个单体远落后3.5V。
   我的观点是否正确，望各位大虾批评斧正、探讨。

(原)coolpeng

最好是充电器输出电压超过保护板均衡起控电压，每串+0.05V 的总和，这是既能兼顾电压保护，又能有效均衡的参数。
如果电压用完全相同的，假如一个单体达到均衡电压开始放电均衡了，而其它电池都在充电，放电流要比充电电流小得多。很快电池组就会达到充电器输出电压，而使得电池组中其它电池无法继续充电。

这种情况下，一般是不会有单体电压达到保板设定的断电电压的，也就无法进行下一步动作：给每一串放电到重新激活通电电压。也就说，充电一次，不管电池是否均衡，都不会再有第二次，第N次的均衡动作了。这样的均衡效果太小太慢，可能下一次放电产生的电压差距会大于均衡效果，那么电池组就永远无法达到保护板统一亮灯电压。

以上这些是我自己使用心得总结。希望对车友有用。

(原)coolpeng

而现在市在上在卖的大部分铁锂保护板，均衡起控电压都设得比较高，一般在3.6V左右，16串就是57.6V，选用58.4V的充电器是正确的。 57.6V的充电器应该配备均衡起控电压为3.55V的保护板。其它参数以此类推，能买到3.4V均衡起控的保护板配套55.2V的充电器地是最好了。我买不到，只能用定时器充电来控制充电时间了，平时不充满，隔一段时间充满充分均衡一下或者单休充电器手动补电。

(原)天际

2# coolpeng    如果用两段式充电器，确实不会有二次以上均衡，所以必须用三段式。判断两段式和三段式很简单，直接测量充电器电压，如果空载时没有电压或者很低，属于两段式。如果是正常输出电压属于三段式。
   譬如均衡电压3.5V，把充电器调到56V（暂时不提充电电路的压降），16串单体有14串刚好接近3.5V，一个单体电压为3.4V，一个单体达到3.6V正在均衡，这时电池组电压等于充电器电压，刚好没电流，但是3.6V的那个单体由于正在均衡，所以电池组电压会降低，充电器会继续向电池组充入电流，这个电流等于均衡电流。直至所有单体都接近或者等于均衡电压，电池组电压才恒定在56V等于充电器不在变化，充电器不再向电池组充电，前提是每个单体性能良好大致一致。如果性能相差很多，再好的均衡技术也不行。
  这样的做法有优点也有缺点，优点是保护电路不会在充电过程中反复保护、解除，单体电压也不会达到上限3.65V（实际上最终还是会放电至3.5V),均衡电路不会同时均衡而发热过于严重，每个单体电压基本上最高不会超过3.55V（每个单体性能差别不大情况下）。有文献介绍，磷酸铁锂电池组充电电压3.65V以上比充电电压为3.55V以下循环充电寿命减少20%。   缺点是均衡时间过长，不过缺点也是优点。因为大多用户充电时往往不会时时观察充电器状况，常常转灯几个小时甚至充一夜常常发生。如果把充电器电压调整至均衡电压，就不会担心长时间过冲现象，也不会担心长时间不拔充电器均衡板出现过热。
   另外现在很多低价的所谓磷酸铁锂电池充电器，大多都是三段式铅酸充电器对电压参数及部分元件参数稍微修改一下，把输出电压调高，把输出滤波电容加大，在输出端上串接一二极管。我这个充电器也是如此，但是我做了稍微改动，加以多圈精密可调电阻，可调范围四十多伏至六十多伏（现在调整56.2V）夏天要调到56V。二是在输出电解电容上及走线铜箔上并接两只0.1至0.47UF高频滤波电容，防止高频杂波对保护板及锂电的影响。

(原)zjzj007

前两天，刚组了12串的36V 10A磷酸铁锂，用了均流保护板，充电过程中测试了一下。 我淘宝上买的12节电池没有分过容，只是简单测试了一下内阻，电池据卖家说已经放了好几个月了，所以当时电池中尚存的容量不知，我也没单独给它们先充满电就串上了，所以刚开始充电的时候，每节电池的电压都不一样，这12节电池基本上是从3.1V、3.2V、3.3V左右起充的，当充了2个小时的时候，依次测量每节电池的电压，就都是一致的3.55V了，看来均流效果不错，再充了一个多小时，有节电池电压上升加快，很快到了3.8V（几秒钟的时间），然后保护板过充保护起了作用断开充电回路，三段式充电器转灯，马上测了一下其余的11节电池，电压分别在3.59V,3.60V,3.61V,人工把那节3.8V电池用电子负载横流2A放到3.6V再接入均流板，均流板保护电路复位，充电器转红灯，又接着充。
所以从以上实际观测证明，均流到电池电压相等，只是在某一个时间段内实现的事情，当到充电后期电池们即将被充满时，电池组里的电池的电压上升速度加快，没匹配过的电池的差异性也就显露出来了，这时候均流板均流的效果已经不那么好了。整个电池组的充电时间和被充容量是以最先让保护板断开主充电回路的那节电池确定的。所以我认为，当充电器转灯后，不如一直插着充电器，让均流板接着工作，在不停转灯的情况下，尽量让每节电池都充满，当然这是以牺牲那节另类电池的寿命为代价的

(原)天际

其实大多数使用锂电池组的用户没有电器的基础知识，没有能力拆开手动对每个单体进行检查均衡充电。另一个不拆壳判断电池组均衡情况的方法很简单。一种方法是你用电压高点的充电器充电转灯后断电，估计有一两小时均衡板发热，等均衡结束后测量电池组电压，如果低于均衡电压，即说明没完全均衡。如果用等于均衡电压的三段式充电器充电，转灯时继续充电一两个小时后断电（其实这时均衡版几乎不发热），再静止几个小时，看看电池组电压是否低于均衡电压？  当然用高电压的充电器转灯后多充几个小时也能很好的均衡，但是整个过程是伴随着均衡版的发热过程，伴随着保护板反复保护断电、解除保护充电的过程。特别是夏天，均衡版过热有可能会出现故障。
  一般来说，单体如果没有自放电严重，保护板不漏电的情况下，充电结束静止几小时后，如果电池总电压等于或者很接近均衡板设计总电压，说明每个单体电压都接近一致。如果电池总电压低于均衡版设计电压并且差别过大，说明必然有一个或一个以上单体充电没有达均衡电压。

(原)zjzj007

其实大多数使用锂电池组的用户没有电器的基础知识，没有能力拆开手动对每个单体进行检查均衡充电。另一个不拆壳判断电池组均衡情况的方法很简单。一种方法是你用电压高点的充电器充电转灯后断电，估计有一两小时均衡 ...
天际 发表于 2013-11-18 15:08

你说的方法对于监测匹配好参数的电池组的总均衡电压是有效果的。
但如果电池卖家没给电池分容和内阻匹配，个人环境下基本上没有设备能干那个活，所以在电池单体性能不尽一致的电池组中，单靠检查总均衡电压的方法很难。
因为电池组里所有单体电池高高低低的电压总和（在单体电池没有触发均衡保护板保护切断充电回路的情况下）如果大于充电器的转灯电压，充电器必转无疑啊，这个时候，电池不均衡。共同探讨。

(原)天际

你说的方法对于监测匹配好参数的电池组的总均衡电压是有效果的。
但如果电池卖家没给电池分容和内阻匹配，个人环境下基本上没有设备能干那个活，所以在电池单体性能不尽一致的电池组中，单靠检查总均衡电压的方法 ...
zjzj007 发表于 2013-11-18 16:42

充电电压调整到均衡电压，可以长时间通电均衡而均衡板不过热，对于没分容的电池组，一两个小时均衡效果肯定不好，如果通电10个小时、20个小时，以后每次转灯后都继续通电2个小时，虽然这时充电电流等于或者小于均衡电流，但是日积月累，上百个小时后各个单体总会趋于平衡的。

(原)coolpeng

只要能看到保护板，不用拆电池组也可以检测到各单串电压的。万用表，负极黑笔接电池组输出负极，正极红笔分别接保护板上各均衡信号线。第二串电压减去第一串电压，就是第二串实际电压。其它串以此类推。

(原)zjzj007

充电电压调整到均衡电压，可以长时间通电均衡而均衡板不过热，对于没分容的电池组，一两个小时均衡效果肯定不好，如果通电10个小时、20个小时，以后每次转灯后都继续通电2个小时，虽然这时充电电流等于或者小于均衡电 ...
天际 发表于 2013-11-18 19:05

同意！我第一次通电差不多20个小时，以后平均12个小时以上，就目前来看，没分容的10A电池组能续航36公里，还是归功于持续小电流均流的效果吧。  个人感觉，均流最佳的效果就是充电末期电池组内各单体电池电压一致，电池组电压达到充电器转灯门槛电压，三段式充电器转灯进行涓流充电，这种情况电池组寿命最长，容量能充的最满。
对于充电末期由某节单体电池电压快速升高引起的均衡保护板切断充电回路，充电器相当于输出被开路而转灯的情况，就另当别论了。当然那节电池的电压下降，均衡板保护板达到复位条件又会把充电回路接通，充电器转红灯，周而复始的话，电池组也会慢慢均衡，估计那节另类电池的寿命也长不了。