PTT推薦

Re: [閒聊] 自組鈦酸鋰5號電瓶

nowitzkixd 發表於 2024/12/27 上午11:21:11
看板biker標題Re: [閒聊] 自組鈦酸鋰5號電瓶作者
nowitzkixd
 (十元作家)時間推噓57 推:58 噓:1 →:77

------------------------------

※文極長且大量學理燒腦 不喜勿入

------------------------------

--

觀看前的小碎念：

這篇可能有點擋人財路
我會把一些市售品稍微拆解的圖片放上

但會把廠牌遮起來 避免光陽法務重演
也請各位在底下推文務必小心 = =

然後也不要站內我或該或不該買哪牌的電池
我沒收半毛錢 也怕被告 ㄏㄏ



然後這篇會講的很簡單很簡單 除了內容很長之外 保證猴子都能看懂
但因此舉例上可能就沒辦法100%的精確 還請見諒

--







市面上出現許多 奇奇怪怪的的鋰鐵電池

「不會出事拉 這電池有保護板耶」

「鈦酸鋰電芯很安全拉 東芝的耶」

「這個銷售數量5000多耶 要有災情早有災情了」


今天就來說一說 鋰鐵電瓶的秘密


-------------------------------------------



對我個人來說

鋰鐵電瓶
對於我個人來說　最重要的元件其實不是電芯種類 或是過充過放的保護

我說實話 過充過放保護 真的不是必要
有均衡板的情況下 可以透過外部監控取代之(電壓錶之類)


均衡板的設計 才是一顆鋰鐵電瓶的核心


--

大功率電瓶裡頭　
單顆電池很難提供足夠的電壓　因此需要串聯多顆電池提升供電電壓
但當串聯多組電池時 電池數目越多 對於電壓差異就會越大

所以在組裝電池時 大家都會去量電池的內阻 甚至挑選同一廠牌與批號的電芯
目的就是盡可能讓電池互相的差異盡可能縮短

但這種差異 是物理限制上的差異


兩顆電池性能不相同
同一個媽媽生的國棟與統神 兩者個性不相同

甚至兩個雙胞胎正妹 也一定也會有哪裡不同
至於哪裡不同 可能外表可見 可能需要更深入的研究 ㄏㄏ



甚至是 原本兩個組裝時一樣的電芯 使用一段時間之後 其中一顆先老化了

雙胞胎正妹
一個嫁給了黑人 一個嫁給了韓國人
彼此的經歷不同 之類的
至於哪裡不同 各自有什麼樣的經歷 可能外表可見 可能需要更深入的研究 ㄏㄏ

-


這會有什麼問題？

https://i.imgur.com/jGUIR0P.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
假設一個電池(電芯) 工作電壓是4.2V~2.75V
分別代表滿電時電壓 與沒電時的電壓
超過工作範圍 就會造成電池的損害


https://i.imgur.com/5ExENud.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
一顆電池的情況下
今天把這個電池接上一個會震動跳舞的電動兔兔玩偶 兔兔玩偶消耗功率為2.75V 1A

滿電時4.2V
到趨近於2.75V的時候需要截止 超過的話電池就過放死掉了



https://i.imgur.com/VgscyBP.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
那假設 今天這個震動跳舞的兔兔玩偶 需要比較大的功率 兔兔玩偶需要5.5V 1A
因此我串聯了兩顆電池

一顆電池提供4.2V~2.75V電壓
兩顆串聯提供了8.4V~5.5V電壓
到趨近於5.5V時需要截止 超過的話兩顆電池就過放死掉了





但 就是這個但
理想很豐滿 現實很骨感
兩顆電池勢必存在差異
https://i.imgur.com/uFPvHdr.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶

因為內阻不同 性能不相同
導致兩顆電池相同時間充飽電後 一顆有4.2V 另一顆只有3V
導致串聯後電壓只有7.2V


https://i.imgur.com/DgqAwtl.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
但此時 兔兔玩偶仍可以正常使用
因為截止電壓是5.5V

-------

串聯電流 I=I1=I2
串聯電壓 V=V1+V2

並聯電流 I=I1+I2
並聯電壓 V=V1=V2

-------

X電池輸出 3V電壓 1A電流
Y電池輸出 4.2V電壓 1A電流
串聯兩者流出的電流是一致的

這就有問題了



https://i.imgur.com/jB7wnIc.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
假設X電池先沒電了 電壓已經被消耗到剩下2.75V
但Y電池還勇的 還有3.8V

此時XY串聯 仍有6.55V 仍然還沒達到截止電壓
對於兔兔玩偶來說 6.55V仍是有電 電流一樣不會停

這時候繼續使用兔兔玩偶
對於X電池 電壓就降到<2.75V
X電池就死掉了


------


對於充電來說 比起放電還要更危險
https://i.imgur.com/jigLkZA.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶

假設一情況
充電器充電目標為8.4V 充電電流1A
電池Y 已經充飽了 電壓達到4.2V
電池X 還沒充飽 電壓仍在3V

對於我這個充電端來說
電壓仍在7.2V

充電端的目標很單純的只是想要把電池充到8.4V


https://i.imgur.com/Iyx0mTG.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
這時候 電流仍繼續在跑
但Y電池已經達到4.2V了 卻仍有電流持續流進Y電池
就會把Y電池充到>4.2V 嚴重的話電池就會爆掉 燒起來 或冒煙




所以對於串連電池
過充過放 並不能從總輸出功率下去判斷 而是必須對單顆電池(電芯)下去判斷

即使總電壓沒超過的狀況 仍會導致串聯電池中的其中一顆電池的過充過放

絕對不是幾顆電芯串一串就能當電瓶用
跟炸彈沒兩樣

--------------------------------------------------

這時候 均衡板的用處就來了

均衡板的功用就是
消除各電池之間的差異 使得各電池電壓相同
避免充電設備 或消耗設備 對單一電池(電芯)造成過充過放

均衡板有幾種電路架構

主動式：
1.電容式 優點：較精準
2.電感式 優點：較快效率

3.電源轉換器平衡 優點：單獨對各電芯監控充電
此方案不適用於汽機車電瓶系統



被動式：
電阻式 優點：可靠耐用



主動式：
把多餘的容量搬移到其他較少的容量使用

被動式：
把多餘的容量直接作用於電阻 轉化成熱量消耗掉



平衡判斷很簡單
用一顆50塊不到的IC先找出最高最低的電芯電壓
順便判斷殘餘電量是否過低(若低於門檻則不平衡 防止無限自耗電)

平衡條件也設定一下 比如說最高與最低電芯電壓差>0.01V就啟動 還是>0.05V啟動
就能對電量進行轉移或消耗



電路長怎樣呢
https://i.imgur.com/MNSEo7e.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶

假設今天
遇到了電池不平衡的狀況
https://i.imgur.com/5A1n7Zb.png
圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
這時候IC判斷 4.2V的電池 要將電量轉移到3V的電池


https://i.imgur.com/kXXT742.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
第一步 先對電容充電 IC使三極管開關 4.2V電池對電容充電

https://i.imgur.com/Fr1X0jj.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
第二步 4.2V電容對3V電池充電

因為電容跟開關非常快
循環個幾次就能把兩顆電池平衡好 非常方便


阿如果串多顆一點電池呢
一樣畫葫蘆

https://i.imgur.com/Ov3xh11.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
第一步 先對電容充電 IC使三極管開關 兩顆4.2V電池對C1C2充電

https://i.imgur.com/b6D3YXC.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
第二步 兩顆電容對3V電池充電


大概就這樣
電池均衡後 看電瓶總電壓才有意義
電池沒均衡前 根本不知道哪個電芯虧電 哪個電芯飽電

這時候談過充過放 都是枉然

-----------------------------------------------






接下來 大家最喜歡的血流成河

再三聲明
以下產品 都是本人胡搞瞎搞的電路

就算是市售品 我也都不知道廠牌
如有雷同 純屬巧合



------------------------------------------------


一個好的鋰鐵電瓶 需要至少有幾個特點
1.良好的BMS保護 最低需求一定要有均衡板 過充過放特定情況反而會造成危險 隨喜
2.大電流進可能採用銅板 即使使用電線作為大電流路徑 仍要使用最低6AWG之粗度
3.洩壓閥設計 避免漏氣導致外殼無處洩壓進而炸裂
4.充足的緩衝與內部線路的固定包括絕緣保護 避免長期震動磨破電線造成短路
5.有品質的電芯


https://i.imgur.com/iKI6puo.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
A電瓶

電路絕緣可以做得更好

https://i.imgur.com/djVQOI3.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
熱縮套裡頭包著簡易被動均衡電路
電芯周圍無緩衝 會晃動撞擊



----



https://i.imgur.com/5mnz7Qp.jpeg

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
B電瓶

大電流採用6AWG電線
平衡電路的電線可以稍微撿一下防火膠帶固定一下
電線往上連接BMS

https://i.imgur.com/UyLklMD.jpeg

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶

電感式均衡板
均衡板底下有做分層與電芯分開 格板材質不清楚
周圍用防火泡棉緩衝



----


https://i.imgur.com/PpmAoKl.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
C電瓶

外殼防火材質
採用卡榫式的固定電芯避免碰撞
看起來是8AWG電線走大電流 實際待查

https://i.imgur.com/v4UfLGD.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
BMS給好給滿 有兩片 一片均衡 一片過電流

https://i.imgur.com/HbBdZRY.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
https://i.imgur.com/yz9e1QV.png
圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
較高CCA的規格的款式
電瓶採用超級電容提升放電能力


----

https://i.imgur.com/b3EDZgi.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
D電瓶

https://i.imgur.com/FYhXoqj.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
外殼防火材質 且具有洩壓閥門
大電流採用銅板連接 不走電線設計

內部BMS採用電阻式平衡板以及過電流偵測
有藍芽監控模組
布局很特殊 刻意讓過電流MOS中間沒有其他元件避免燒毀



-----


https://i.imgur.com/XxlNfG1.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
E電瓶

https://i.imgur.com/4HMW9Af.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
四顆電芯配四顆超級電容 上面蓋子只是固定用 沒有任何BMS均衡與保護

https://i.imgur.com/vCTSclt.png

圖 自組鈦酸鋰5號電瓶
珍珠板緩衝 非防火材質
誰買誰倒楣








以上
供參考



謝謝大家


--

※ PTT留言評論
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.172.68.247 (臺灣)
※ PTT 網址
推

I95D 12/27 11:28感謝分享！！

推

simon1203 12/27 11:31你那個會震動跳舞的兔兔玩偶看起來很

→

simon1203 12/27 11:31眼熟

推

kdjf 12/27 11:36另外一提，鉛酸隨便串都能用是因為化學上自

→

kdjf 12/27 11:36備過充後bypass(變成分解水，不會繼續充)

→

kdjf 12/27 11:37能讓足夠的電流繼續流過去，充滿還沒飽的

→

ayuhb 12/27 11:41原廠給什麼就用什麼，三顆鉛一顆鋰

推

Samuellu 12/27 11:41推 知識

推

hop71120 12/27 11:49這篇太中肯，為什麼我看到那個兔兔會想

→

hop71120 12/27 11:49到其他地方

推

orange0319 12/27 12:01求私訊廠牌型號選購建議

→

garth 12/27 12:16這些電瓶有點眼熟

推

b8806 12/27 12:32為何不能用三元電池？？

我應該是沒有提到什麼類型的電芯不能使用這點 但只要記住 能量密度越大 越容易失控 受到非常規使用或特殊狀況的情境就會越危險 基本上使用任何鋰電類電瓶都要有完善的電路保護設計才是比較精確的使用前提

推

foxtrot004 12/27 12:40推用心 回樓上 因為瞬間放電性能跟不

→

foxtrot004 12/27 12:40上

※ 編輯: nowitzkixd (110.28.48.231 臺灣), 12/27/2024 12:48:57
推

komachi275 12/27 12:47我竟然知道C跟E是誰...

→

air1007 12/27 12:51蠻好奇你對C的評價是還可以的意思嗎

推

jacali 12/27 12:53看起來B勉強及格，CD能買的意思

→

pentw 12/27 12:54天啊，E用了四年還好好的運氣真好

→

sdiaa 12/27 12:58鉛酸也是六格串起來的 其中一格充到沒水過

→

sdiaa 12/27 12:59過熱膨脹也是很常見...

推

qazwsd147 12/27 13:09D應該是RCE汽車電池吧

推

PeterChen 12/27 13:14E太眼熟了

→

parislove3 12/27 13:19磷酸鐵鋰和鈦酸鋰在安全性上 是天與地

→

parislove3 12/27 13:19的差別

→

parislove3 12/27 13:20東芝做SCiB安全性測試 電芯穿刺透過去

→

parislove3 12/27 13:20都燒不起來了

→

parislove3 12/27 13:21像首篇b8806貼的那支片

→

parislove3 12/27 13:21https://youtu.be/8IDVObr9mGE

→

parislove3 12/27 13:22要嘛不是燒電芯而是燒電路板 要嘛就是

→

parislove3 12/27 13:22來路不明的電芯

推

blackbrid 12/27 13:52推

推

holsety 12/27 14:03E也太帥了

推

AerobladeIII 12/27 14:07推好文。臉書鈦酸鋰有兩個社團，有

→

AerobladeIII 12/27 14:07興趣可以加入爬一下再比對N大這篇

→

AerobladeIII 12/27 14:07文的一些照片會更有心得

推

kdjf 12/27 14:23磷酸鐵鋰是陽極可以長期充到全滿，相對少燒

→

kdjf 12/27 14:23但是充電速度跟一般手機同級並怕過放電

→

kdjf 12/27 14:25鈦酸鋰是陰極，可超快充電並不怕過放，但不

→

kdjf 12/27 14:25能過充。自放電沒什麼差

→

kdjf 12/27 14:26鈦酸/磷酸鐵鋰組合起來剛好超強壯，但能量密

→

kdjf 12/27 14:26度悲劇沒廠商做

統一回復一下 我個人比較不推薦做一些 太過於大方向又籠統的論述 比如說 鈦酸就比較安全 磷酸就比較危險 還是什麼電芯 什麼廠牌耐受性就一定比較高 諸如此類的 對於不安全的電路設計 不安全就是不安全 沒什麼可以妥協的 不能說耐受性「可能」比較大 就給他一個完全不安全的電路設計 電芯只是其中之一 就跟飛天小女警一樣 糖 香料 美好的味道 化學物X 缺一不可 雖然不知道教授要做小女孩在幹嘛 但不能用單一指標就判斷 這可以怎樣 這個好這個不好 希望理解

※ 編輯: nowitzkixd (1.172.68.247 臺灣), 12/27/2024 14:40:43
推

w113353 12/27 14:31天啊，我應該是用E…

推

hankower 12/27 14:42靈魂畫師

推

parislove3 12/27 15:44是 論整體來看 首篇那種組法明顯就是

→

parislove3 12/27 15:44不安全的

推

kenny72014a 12/27 15:53我的E目前第四年還活著XD

推

nofu123 12/27 15:54求私訊C跟D品牌，購買參考

推

nrsair 12/27 16:05BMS 均衡版 > 保護板

→

nrsair 12/27 16:06被塗顏色看不出是什麼牌子

推

PeterChen 12/27 16:55相同規格的電池D的價格大概是E的三倍

→

PeterChen 12/27 16:55以上

推

n74042300 12/27 17:02電瓶玄學教徒會崩潰嗎 還是多買幾個增

→

n74042300 12/27 17:02加自己信心

→

james725twtw 12/27 17:04用了這些就回不去鉛酸啦

噓

gameguy 12/27 17:11繼續用沒保護板的鈦酸鋰電池壓壓驚

推

MikeFreeway 12/27 17:16雖然一直有興趣但還沒下手試試，感謝

→

MikeFreeway 12/27 17:16詳細解說。

推

kib28242 12/27 17:21雙胞胎正妹一個嫁黑人一個嫁韓國人,是

→

kib28242 12/27 17:21那部啊?

推

oppoR20 12/27 17:35依照我的專業文藝素養 我覺得這隻不是兔

→

oppoR20 12/27 17:35兔

推

ayasesayuki 12/27 17:39那個E我知道了 兩年就壞 垃圾

推

atlaswhz 12/27 17:44超優質的文章,這年頭還有這種教學啟蒙

→

atlaswhz 12/27 17:44文章真的太棒了!

推

padapadameow 12/27 17:49推推

推

loveyeh 12/27 18:01D橘盒，不就勁X,C跟E其中一個外觀該不會

→

loveyeh 12/27 18:01是紅色XX吧

推

ayasesayuki 12/27 18:03D肯定不是勁X 他們的料沒那麼好 E比

→

ayasesayuki 12/27 18:03較像

推

hulala 12/27 18:18如果E是勁X，他媽的真爛貨，我一年一個月

→

hulala 12/27 18:18就膨脹掛了

推

ayasesayuki 12/27 18:30https://youtu.be/OzENcIDPjCc

推

loveyeh 12/27 18:35C是閃電，剛剛看YT拆解

推

loveyeh 12/27 18:37E是勁X,看來我的MMB要來換一顆了新的淘寶

→

loveyeh 12/27 18:37貨了

推

sad0soul 12/27 19:02

推

pk655tw 12/27 19:25E 勁X使用兩年 瑟瑟發抖

推

YCL13 12/27 20:25D不愧是國家精品，打開來看就是覺得好看

→

YCL13 12/27 20:26這家的缺是主要是電池組沒有固定，是靠著上

→

YCL13 12/27 20:26方三個電極卡在上蓋，有朋友就震到出問題，

→

YCL13 12/27 20:27前幾天量CCA還有700然後就突然變100左右，

→

YCL13 12/27 20:27最發現是鬆掉而接觸不好

→

YCL13 12/27 20:29還有D是好幾萬的汽車電池，機車就不用想了

推

falicko 12/27 20:30E我用3年半了，還沒有問題~

→

james725twtw 12/27 20:44話說世界大廠博世也有出機車用鋰鐵

→

james725twtw 12/27 20:44，不知道內容物如何

推

poi96300 12/27 20:46所以我上一篇才說自己量電壓沒意義

→

poi96300 12/27 20:46剛買來的電池 量內阻才有意義有

→

poi96300 12/27 20:47個別電壓調整那是均衡板的工作

推

poi96300 12/27 20:49至於為何量內阻 因為內阻等同電池壽命

推

YCL13 12/27 20:51其實電芯的配對遠重要於均衡板，只是一般買

→

YCL13 12/27 20:51少量的玩家根本沒辦法進行，像樓上一直在說

→

YCL13 12/27 20:51的內阻，就是組裝前配對的重要參數之一

推

diabloque 12/27 21:11我是不懂原po只是提出理論跟有可能的

→

diabloque 12/27 21:11疑慮，下面怎麼就開始我用了多久沒問

→

diabloque 12/27 21:11題之類的，到底是真的沒事，還是有什

→

diabloque 12/27 21:11麼含義（？

推

a1121210 12/27 21:11均衡版就是在解決電池間的差異 所以一開

→

a1121210 12/27 21:11始就挑出整體一致的組件 就沒問題了

推

a1121210 12/27 21:12有的充電快有的放電快

推

a1121210 12/27 21:15就像多通道的記憶體一樣 要組一起降低

→

a1121210 12/27 21:15不匹配的問題幾乎都挑過的

推

ayuhb 12/27 21:22對 所以大廠有裝均衡板的都是傻蛋

推

YCL13 12/27 21:25樓上知道台塑鋰鐵沒有裝均衡板嗎？

→

YCL13 12/27 21:25這是因為台塑鋰鐵是用鋁殼大電芯，很好配對

→

YCL13 12/27 21:25但用圓柱型的，我沒看過不用的，因為實務上

→

YCL13 12/27 21:26是沒辦法配出大容量又完全一樣的

→

YCL13 12/27 21:27再來則是均衡板其實是有其均衡速度，這個的

→

YCL13 12/27 21:28值也需要考量配對的電芯差異性，配到差異小

→

YCL13 12/27 21:28的其均衡電流可以不用那麼大

→

YCL13 12/27 21:28這問題比你想得複雜上百倍，不是簡單的用或

→

YCL13 12/27 21:28不用而已

→

YCL13 12/27 21:30上面圓柱指一般小型的，如18650、21700之類

推

a1121210 12/27 21:31之所以說降低壽命是因為木桶理論 最弱

→

a1121210 12/27 21:31的那個電池持續在高負荷的狀態 決定了

→

a1121210 12/27 21:31整組的壽命

推

CGDGAD 12/27 21:31均衡板>保護板是沒有過充的前提。均衡板

→

CGDGAD 12/27 21:31讓電芯平均充電，保護板防過充，功能不同

→

CGDGAD 12/27 21:32，都是有存在意義

推

a1121210 12/27 21:33不是都整合在一起了嗎？

推

CGDGAD 12/27 21:35有個大家沒想過的面向是，隨著老化當同一

→

CGDGAD 12/27 21:35串電芯容量出現差異的時候，容量較低的電

→

CGDGAD 12/27 21:35芯電壓更容易往上充，同時壓制其他電芯的

→

CGDGAD 12/27 21:35充電空間。最終整個電瓶容量還是被的容量

→

CGDGAD 12/27 21:35的電芯限制住

→

CGDGAD 12/27 21:37控制晶片有些是整合在一起了，但均衡器外

→

CGDGAD 12/27 21:37部還是要拉一些線路，沒拉就是沒有功能

推

YCL13 12/27 21:40而且容量小的那顆總是先飽電先沒電，壽命循

→

YCL13 12/27 21:40環的次數增加的比其他電芯快

推

a1121210 12/27 21:42以前碩士有在研究PMIC只是後來被ic公司

→

a1121210 12/27 21:42刷掉 去了封裝廠

推

a1121210 12/27 21:44均勻分配各組員之間的工作負荷才能讓團

→

a1121210 12/27 21:44隊走的長久

推

agpc 12/27 22:15最後一顆是勁x，我拆過一顆故障品

推

agpc 12/27 22:20R牌汽車也燒過幾次，私下和解

同系列文章
[閒聊] 自組鈦酸鋰5號電瓶
其他人也閱讀了
PTT 熱門相關
biker最新熱門推薦
🔥🔥🔥