Project Description
换电站式的400v和800v高压电池组
换电站式的400v和800v高压电池组：
电动车的电池问题：
电动车(新能源电车)汽车中，其中以电池、电控、电机，三电为主体。目前主要安全隐忧在电池，电池穿刺、电池芯电压过高、温度过高，主要发生在”充电时”。
(a)三元锂电池因穿刺导致的爆燃。
(b)因电池芯部份老化，导致内电阻过高，充电时，温度上升会比较快，加上密闭箱体散热不易，电池本身在-20C以下/ 60C以上就更容易老化，这就容易造成充电时，电池温度长时间过高，因而引起火灾。
(c)因电池芯部份老化，除了电池内电阻高，还会导致充电时，过度充电，即电池芯超过4.3v(三元锂电为例)，电池芯电压过高也是会有火灾问题。
(d)电池本身是高密度能量储能设备，一旦无法工作做，会持续放出高能量，短时间就会造成严重火灾，来不及救，也救不了。
在多方考虑下，以安全第一原则下。建议以磷酸锂铁电池为主。避免三元锂电池。
电池芯老化、如何预防处理？
很不幸，电动车的电池大部份在车底，电池容易在行驶中受到攻击，例如高速的石头撞击、因路面高低落差大导致低盘重击地面某尖角，加上电池处没有避震或避震效果不佳，常时间的高频振动，都会伤害电池减少电池生命。电池体积大重量重，将电池设计在四轮中间，且在最底位置，这有助于高速行驶时的稳定性。但却不是最安全，导致驾驶不易发现变质或不正常的电池，就算发现了，实务上，也无法短时间回厂更换，原因是电池密闭且从原车拆卸不易，电池规格非通用，更是无法实时取得，驾驶也只能选择电池在轻微不正常或老化下，继续行驶，久而久之，就发生电池火灾。反观燃油车的电池虽小，回厂更换只需半小时。电动车电池位置和规格，在当初设计上，是以车厂立场考虑，并非以人为本，以使用者立场考虑，有改善空间。
二轮车电池的换电站
目前市面上，电动机车或三轮车的电池是48/60v/72v或96v，电驱马达是配合直流马达。并有驻点的换电池柜。用户可以轻易在网上找到”换电池站”，这样方便用户，并避免用户需要长时间等待慢速充电的时间，极为方便。
而电池也可以在电池柜内慢充，降低电池伤害。电池柜在充电时，也会读取BMS芯片信息，一旦发现有部份电池芯有轻微老化、损伤，就不会流出至客户端，避免电池火灾。换电站也不会设在地下室等高危险地方，可利用离峰电网充电、减少换电站的高峰电容量设计，相对安全。而厂家也可维修因单一颗电池芯，而不至于因一颗电池芯问题，而报废整组电池组，减少资源浪费，也替用户节约电池费用。
锂电池充放电理论与电量计算方法设计
BMS(Battery Management System)电池管理系统，BMS 智能保护板:
过度充电、放电，过大电流充电、放电都会破坏锂电池内部结构，影响电池使用寿命和性能，温度过高或过低也会影响活跃情况及安全性，严重者会导致锂电池燃烧、爆炸。BMS智能保护板是为大容量串联锂电池组量身打造的管理系统，具备电压采集、大电流主动均衡、过充过放过流过温保护等功能，通常由MCU、模拟前端(AFE)，及内存等周边电子元组件组成。
BMS的保护功能有，过压、欠压、过流、短路、过温状态，保护并延长电池使用寿命。
以48节锂电池为例，每12节一个保护板电路，有13个接线连接每节电芯头尾，可以监控每个电池芯的电压，一旦充电过程中，一个电池芯的电压达到4.3v，就会停止所以电池芯充电，这是由于电池芯是串联，头尾相接，充电就是所有电池芯一起充电。一旦，其中一颗电池芯充到默认电压4.3v，需要停止，其他颗电池芯势必低于4.3v，例如3.9v，这是过压保护。
放电时，一旦一颗电池芯低于2.5v，BMS就会中断电流放电，其他颗电池芯势必高于2.5v，这就是这是欠压保护。单一颗电池芯容量不足时(即电池老化)，常常容易充电超过4.3v，同时放电容易低于2.5v，反而大部份完好的电池芯，都来不及充电到4.3v，放电到2.5v，这也是为什么用户常常感觉电池容量不足厂家所宣称的电量，主要原因是数颗电池芯的电量平均值不均匀，相对也反应出电池内电阻已变大。
试问，使用者有办法只换整个电池组的其中一颗电池芯吗？
充电、放电时，都是透过电流，V(电压)=I(电流) x R(电阻)，P(热功率)= V x I 。一旦充电电流过大，电池就过热，这时会触发过温保护。
或有大电流，会被判断成过流、如果是瞬间大电流，会被判断成短路。例如单一电池芯电流大于2A，为过流，500ns内，电流超过10A，是短路。分别触发 过流保护和短路保护。
(a)BMS有过压、欠压、过流、短路、过温保护，能避免电池发生意外前(过电流、高温)，就中断充放电，保护电池。那为何还会发生电池火灾，是BMS有问题
(b)电池不可避免，一定会老化，所以需要BMS保护，不同颗电池芯的电量、内电阻，均匀度是否很重要？如何导致整组电池可使用电量下降20~50% ?
(c)慢充和快充，哪种方式对电池较好？
换电站式的400v和800v高压电池组：
以一组72v电池组，是由20颗3.7v电池芯串联而成。那是否可以用72v 电池组串成更高的144v/360v或720v电池组，形成高压电池组，用在400v或800v 三相永磁马达(带旋变相位侦测)上。有何好处、是否会遇到问题？
(a)144v可以是2组72v串联。360v可以是5组72v串联。720v可以是10组72v串联。
(b)一般电池输出的电压是直流电，带有二条线2mm可通15A电流。
(c)一条红电线是高压带电，分别是A、B二端，一条黑电线是0v线，分别是C、D二端。
(d)二条电线未接负载(马达)，指高压红线A端没有接马达，而黑线C端还是有接到马达上，此时B、D还没接。
(e)二组72v电池，其中一组分别有+72V的+a1端和ov的-a1端，另一组是+72V的+a2端和oV的-a2端。
串联成高压电池时：
(1)第一组电池+a1端要先接高压红线B端，第二组电池+a2端要先接第一组电池的-a1端，再来是第二组电池-a2端和黑线D端相接。此时高压红线会有144v。如果有多组电池，一定是第一组电池先和高压红线先接，依序到黑线。这样可避免接线处遇到高压电。
(2)一般电驱马达电路设计，高压红线在进入马达前，会有一个耐高压的电容，需要先对其充电，会用预充继电器当开关，需要将预充继电器短路，使高压电容充电。
(3)这时才能真正透过电控的控制板，嚷高压的红电线B端和马达相接。
拆卸高压电池组时：
(1)透过电控的控制板，嚷高压的红电线B端和马达断路。此时红色电线内还有高压电。(危险)
(2)利用预充继电器当开关，断路。此时耐高压的电容会透过电路中的电阻放电。(需要一些时间放电)(此时红色线还是高压电)(危险)
(3)数个72v电池组，必须先从接黑线的电池组先拆，依序往高压红线去，最后一个电池组是接高压红线。(注意)
800v高压电池好处：
用高压电的好处是同功率下，电压高电流小，导线可以相对细。高压和大电流，相对可以提供大马力，一般48v/60v/72v/96v直流电池，会使用500W～1.5kW(或5kW)直流马达。而400v电动车(100~380v高压电统称)会配合电控系统(控制板(低压板)＋驱动板(高压板)) 将高压直流电转换成(逆变)高压交流电，驱动三相永磁马达，马达功率在10kW~350kW.
目前四轮车已往800v發展，和四轮各自驱动。800v充电速度更快、电流可以下降、可用在更高功率输出的马达。
