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电池组装心得

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发表于 2018-6-13 21:43:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 xw2164 于 2018-6-14 21:59 编辑

    本人不才,锂电PACK小厂攻城湿一枚,看了论坛很多盟友自己DIY的东东,感觉都比较有才,但是专业程度还是有点偏差。个人属魔蝎座,没看到还好,看了就憋不住哪种的,正好最近比较闲,就出个贴子,从头到尾把我个人对电池组装的一些理解及要求讲讲。
    一、配组:

所谓有图有真相,特意贴个图怕字太多看得大家眼乏了。
实际上锂电池组合有个理论要求,就是同批次生产的电芯,同一档次的进行组合,才能保证一致性。
因为不同批次电芯可能因为投料不同,工艺不同,环境不同(温湿度)。所以每批次电芯都可能会存在细微的内部差异。当然,现在一些国际及国内的大厂因为工艺比较成熟稳定,品控也做的到位,所以这个要求不会哪么在意。
关于同一档次组合,现在主要强调的是容量,内阻,电压三个方面。目前来讲,像常规18650及非大容量的聚合物电池容量配对都是按20mAh以内为标准的;电压的话,串联数越多,电压要求越高,目前一般如FST,ZN等18电芯的大厂出货标准都是按6mV的标准进行控制。所以各位如果自己DIY的话,万用表一定要精度达到0.001V的来配对,要不光电压配对这一项你都很难保证;内阻的话正常按5mΩ每档配组就可以了,有时从内阻也可以判断出电芯是不是倍率型,正常容量型的电芯内阻一般在40-50之间,工艺差点的可能到55,如果超了,这电芯绝对是工艺有问题。像一般放电倍率5C的电芯内阻应该分布在17-23之间,具体因厂家不同,会存在少许差异,大伙做个参考就好了。
配对的目的实际有心大家自行百度都能查到,但是要强调一下,所有的电池组,因为保护板过放保护过充保护的效应,如果前期配对工作没做好,哪怕你用的电芯再牛X,也会导致实际组合出来的容量会因为水桶效应出现达不到设计要求,而且这种差异效应会随电池组循环次数的增加越来越大。

二:排组及焊接:

这组电池使用的是支架结构,焊片8mm宽为0.2mm纯镍片。
支架使用有很多好处,一是每节电芯能形成绝对绝缘,当单节电芯出问题是,避免最大可能波及相邻的电芯;二是散热,其实这种散热的作用很有限,更大的作用还是防止热堆积;其余的话,就是结构稳定,尺寸标准等等。缺点嘛,就是体积会增大。
目前支架主要以电芯中心间距为标准进行区分,一般从19.0-20.2mm多种规格,如果你组装的电池组电流大,热积量较大,一定要选大规格型号的,以便散热。
我这款电池是用在1500W人设备上的,持续工作电流达40A,选择焊片时也是根据这个要求进行选型的。焊片目前的种类主要有镀镍片、纯镍片、铜片。镀镍片内阻偏高,而且易生锈,但是价格便宜,易于焊接;纯镍片内阻适当,不会生锈及氧化,焊接的话如果片厚较大(如0.2mm厚),焊接难度较高;铜片,铜的内阻很低,导流效果也最好,但容量氧化,焊接设备要专业设备。
看到很多盟友焊接圆柱的电芯时一把烙铁就搞定了,但是实际上这个过程多多少少巳经对电芯巳经产生了不可逆的伤害。烙铁的温度一般都在250以上,特别焊接负极时,这么高的温度与电芯内部的化学成份只有薄薄一层钢壳间隔,焊接受热的时间越久,影响越大。
焊锡焊接,哪怕是低温焊锡丝也有160的熔点,非常不建议大家采用。
办法:目前淘宝有200-300元的焊机,电芯这么贵,不在乎多花点钱再买个这设备。如果为了保证焊接后的过流效果,可以考虑点两到三层片以加大过流。效果绝对不比用铜片的效果差。
三、保护板选型
锂电池因为其娇贵的特性,所以基本上都会增加一个BMS对电芯进行防护及管理。一般保护板常见的功能有:过充保护、过放保护、放电过流保护、短路保护;另外还有非标配的功能有:充电过流保护、温度保护、均衡功能、通讯功能、升压降压等等。
市场上的保护板琳琅满目,参数众多,怎么样才能选择适合自己的保护板呢?
1、  首先确认所选用电芯的类型及串数,如图:
同样72V,标称3.2V要24串,标称3.7V只要20串,这个要搞清楚;
2、  电流参数选型,正常选型时我们可以参照电机的最大功率进行选择:250W以下的选15A,500W以下的选20A,800W以下选30A。
参考换算公式:功率=电压*电流
这里的电流参数一般代表的是保护板的可持续工作电流,而不是过流保护电流,这个电流参数要与电机功率相配匹,并且要留出一定的余量以防堵转,如你打算组装一个48V40A的电池组,而你的电机是800W,这时如果选用持续工作电流为20A的保护板,实际使用时如爬坡,负重增加都会导致保护板超限使用,轻则保护板元器件过热易老化损坏,重则保护板MOS直接烧毁损坏并可能导致电池持续放电等间接问题。
3、  均衡功能现在使用比较普遍了,而且成本增加的也不多,选型时能带的尽量带上。实际目前论坛上盟友DIY所用的电芯大都良莠不齐,虽然均衡电流比较小,但是电摩使用频繁,长期使用换算下来,还是能一定程度延长电池组的寿命。当然也有朋友会说,均衡功能没鸟用,实际上这是因为电芯差异太大所以才体现不出来。
4、  通讯:
现在很多有实力的保护板供应商为了步入高端市场,都会加入定位及通讯的功能,比如现在比较流行的路灯、太阳能、通讯后备电源项目,可以直接通过蓝牙或者网络接口读取电池组内部的信息,以便于检查电池组的健康状态。而且经过这么长时间的发展,很多通讯模块都巳经很平民化了,直接通过手机APP查看你的电池电量,单串电压,甚至可以更改保护参数。所以有条件的盟友可以找支持通讯功能的保护板,另外再增加一个相应的蓝牙模块就能实现。
另外像温度保护,过充过放等等功能就不一一阐述了,很多大家直接问度娘都能查得到。总体而言电摩电池保护板虽然在一组电池里的成本占比不到3%,但是其发挥的作用比值确非常大。对保证电池组的安全使用,确保锂电池使用寿命,起到了核心的作用。
(时间有限,未完持续)


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发表于 2018-6-13 21:50:57 | 显示全部楼层
专业,期待后续

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发表于 2018-6-13 21:58:14 | 显示全部楼层
具体参数还是最好提供个表哥,比如走多少流需要多厚多大镍片的表。

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发表于 2018-6-13 22:01:33 | 显示全部楼层
这文章要支持,很有理论性

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发表于 2018-6-13 22:21:44 | 显示全部楼层
前排占个座

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发表于 2018-6-13 22:27:59 | 显示全部楼层
学习学习……
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发表于 2018-6-13 22:32:14 | 显示全部楼层
正讲到关键的焊接工艺,静待后续更新。

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发表于 2018-6-13 22:54:31 | 显示全部楼层
这必须顶起来,好贴

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发表于 2018-6-13 23:58:16 | 显示全部楼层
好贴 学习了

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发表于 2018-6-14 00:24:53 | 显示全部楼层
必须刘格明啊

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