在接觸世界上所有奇妙產(chǎn)品設(shè)計公司的過程中,很多公司有很好的創(chuàng)意,但對于電池的設(shè)計選擇總不是那么清晰,或按照自己的維度來定義,或借鑒別人產(chǎn)品的設(shè)定。電池作為能源最重要的環(huán)節(jié),是有它自身規(guī)律的,如果掌握了這個規(guī)律,那么產(chǎn)品的效率就會充分發(fā)揮,可能出現(xiàn)的隱患會大大減少?,F(xiàn)在一般民用產(chǎn)品都基于鋰電產(chǎn)品來選擇,一是由于其電容量的發(fā)展,二則是大規(guī)模應(yīng)用之后單位容量的價格到了可以接受的程度。我們下面就鋰電池在產(chǎn)品定義選擇中需要依據(jù)的一些規(guī)律。
電動車的電壓直接決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速,但是高電壓相應(yīng)的控制器和鋰電池比較貴,而低電壓的轉(zhuǎn)速又太慢,電壓高了可以減少需要的電流,也就是可以省電一些。容量在可能的情況下,當(dāng)然是越大越好;不過電池容量越大,經(jīng)濟(jì)性也就不好了。
除了以上兩個最重要參數(shù)之外,下面的這個參數(shù)是我們本次需要了解的重點,也是很少能注意到的--鋰電放電倍率。
鋰電放電倍率一般是指在某規(guī)定電壓平臺之上鋰電最大放電電流與電池容量之比,電池放電倍率是電池本身的性能參數(shù),跟電池串并聯(lián)無關(guān),也就是說通過電池串并聯(lián)可以改變電池組電壓和放電電流,但無法改變電池組的放電倍率。對于基本的電芯來說放電倍率大小只是其內(nèi)阻大小的一種表達(dá)形式,放電倍率越大內(nèi)阻越小。
可用以下方法簡單計算放電倍率: 考慮鋰聚合物電池安全放電截至電壓一般為3.3V,取放電電壓平臺為3.3V(所取電壓平臺要保證電池在此電壓下連續(xù)放電不會發(fā)熱損壞,就是所謂的持續(xù)放電能力,不是瞬時放電能力)。考慮最佳狀態(tài)電池剛充滿電4.2V,如果放電使其端電壓為3.3V,那么電池本身壓降為0.9V, 最大放電電流I=0.9/r,r為電池內(nèi)阻, 放電倍率=I/Q,Q為電池容量, 放電能力相同指在3.3V平臺上放電電流相同,由上面可以得出電池內(nèi)阻相同,所以說對于單節(jié)電芯放電倍率只是電池內(nèi)阻的一種表達(dá)形式。實際上電池內(nèi)阻是隨著充放電過程有變化的,因此放電倍率也只是大概值,一般都是最佳狀態(tài)下能達(dá)到的數(shù)值。 拿11.6AH、3S、10C鋰電來說,充電時顯示內(nèi)阻變化范圍大約為25-37毫歐之間,考慮到電線和接口電阻的影響單節(jié)電芯內(nèi)阻應(yīng)該在8-12毫歐之間,取放電電壓平臺為3.3V,最佳狀態(tài)內(nèi)阻8毫歐,電池剛充滿電4.2V,則: 最大放電電流I=(4.2-3.3)/0.008=112.5A, 放電倍率=112.5/11.6=9.7C。
如果取不同放電電壓平臺做標(biāo)準(zhǔn),用不同內(nèi)阻值都會影響到最后計算出的放電倍率,還是我上面那塊8-12毫歐的電池,取不同值計算結(jié)果: 1)內(nèi)阻8毫歐,放電平臺3.0V,則放電倍率為12.9C; 2)內(nèi)阻8毫歐,放電平臺3.3V,則放電倍率為9.7C; 3)內(nèi)阻8毫歐,放電平臺3.5V,則放電倍率為7.54C; 4)內(nèi)阻10毫歐,放電平臺3.3V,則放電倍率為7.76C; 5)內(nèi)阻12毫歐,放電平臺3.3V,則放電倍率為6.47C; 因此電池放電倍率與測試所選取的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。 測量電池內(nèi)阻時如果接口接觸不好會有較大影響,因此測量時要確保接口接觸良好,電池內(nèi)阻也會隨充電過程變化,一般測量時電池組電壓越低(串聯(lián)的少),放電倍率越大,由接口和電線電阻引起的誤差也越大(本質(zhì)就是電池組內(nèi)阻越小,接口和導(dǎo)線電阻所占的比例越大)。
就最大放電電流來說(同樣電壓):10AH(10C)=5AH(20C),因為它們的內(nèi)阻是相同的,比較最大放電電流時要通過容量乘以放電倍率來比較,而不是僅僅通過放電倍率來比較,比較最大放電電流的本質(zhì)是比較電池內(nèi)阻大小,就像1m口徑的水桶0.5倍口徑的出水管沒有3m口徑水桶0.2倍出水管出水量大一樣。但就實際使用來說同樣玩一會容量低的電池電壓下降要比容量高的快,但有些人實際過程中覺得5AH(20C)的會比10AH(10C)更暴力,更來勁,這其實不是電池放電能力的問題,是因為5AH(20C)的會比10AH(10C)電池重量輕,因此車的操控性、靈活性和加速性能強(qiáng)一些,所以感覺更暴力。如果僅僅是拿車直線飆高速的話兩種電池開始時可能沒多大差別,但玩一會后測一下電壓就會發(fā)現(xiàn)大容量單節(jié)電池有4.0V,小容量的可能就只有3.8V了,電壓的差別對無刷電機(jī)的影響大家都明白。所以要想測試車的極速除了場地選好以外電池要用新充滿電的電池,最開始時跑的最快。
因此如果對電池尺寸和重量沒有嚴(yán)格要求的話可以通過增加容量來提高放電電流,放電倍率有持續(xù)放電倍率和短時放電倍率之說,許多商家會以短時放電倍率來忽悠人,另外電池放電倍率越大技術(shù)要求越高價錢也越高,所以有些電池虛標(biāo)也會越高,就像容量虛標(biāo)一樣,相反市場上放電率低的電池虛標(biāo)會小一些,所以增加容量來增大放電電流比增加放電倍率來的可靠,大容量電池可以玩很長時間不用換電池,而且大容量相對低一些放電倍率的電芯價錢也不是很高。
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