兩光電池包自救：以Cell Log取代不適用之保護板

    最近里柯收到一封信，對方表示自己手邊的48V40Ah電池組，竟然只跑了6、7公里就斷電了，對方懷疑是保護板在作祟‧‧‧這讓里柯想起最初在改車的時候，在對電池還不了解的情況之下也曾經購入過一組48V20Ah、帶保護板的鐵鋰電池包，上面的保護板用的就是For鋰離子電池的，過充電與過放電電壓完全對應不上鐵鋰電池的電性、限流也只有30A，可說是完全不適用。

    後來在里柯折讓出這組鐵鋰電池之前，曾把它多引出兩組製作成Cell Log的診斷線與接頭，一接上Cell Log監測，旋即發現當中有兩顆電芯的電壓值明顯落後於其他14顆(但基於安全性沒做電壓補正式充電，最後是折讓給有這方面專業背景的朋友請他自行處理了)。

    由於來信勾起了里柯對這個事件的回憶，同時它也可能是現在與將來有很多人會實際碰上的狀況，所以這篇文章里柯就來說說，當各位發現自己”中獎”的時候，能夠做些什麼事情來自救吧！

    首先先來看看以下這張電池包的配線圖，這也是里柯當初手邊的那組A123鋁箔大單體48V20Ah電池包：

上圖，電池組內的保護板配線。

上圖，電池組與保護板的接線。

    上圖的保護板接法是所謂的”充放分口”，最簡單快速的判定法，就是電池包會有”兩組接頭”，一組是放電用、另一組則是充電用。充放分口的接法，兩組主電源線的負極線是分別接在保護板上的兩個不同的接點(BAT-與CHG-)，所以充放電時要走的電路是不同的；通常充放分口接法的保護條件會比較完整，因為充電時走的是一套保護條件電路、放電時則又是走另一套的保護條件電路。反之，另一種”充放同口”的接法，就是電池包只有一組接頭，充電與放電都是接在同一組的接頭上，主電源線的負極線也只接在保護板上的同一個接點(即上圖例的BAT-)；由於充電與放電都是走同一套的保護條件電路，所以通常這樣的保護條件會設定得比較"寬鬆"，或者應該說是較不嚴謹。

    一般保護板的保護機制，不外乎是過/欠壓斷電(常伴隨有條件恢復通電)、限制最大電流與弱電流放電平衡等功能。

    來信者有提問到，何以此電池包是使用16條線進保護板、而不是17條？因為在Cell Log上，本來是用作診斷線第1條的負極線，這裡已經由主電源線的負極線進到了保護板上面了。

    再來是要移除這片不合用的保護板，改由Cell Log接手監測！做法如下：

    先將保護板端紅框處上的BAT-、CHG-與DSG-三條主線的負極線移除，也就是將連接到保護板的所有負極線都移除掉。如果線與保護板兩者是以端子的形式鎖付最為簡單，如果是以燒焊的方式固定住的，則建議直接剪除(請穿戴絕緣與防護用具，並事先將正極接頭暫時封住或做絕緣)。記得在將電池端的電源線剪除後，請立即將線口施以絕緣處置，慎防短路！接充電器的線組與接頭也可移除掉(上圖兩處X)，然後將電池組的負極輸出直接改接到輸出接頭上即可。

    也有的保護板在保護機制上設計得比較徹底，正負極都有MOS開關控制斷電，這種保護板是電源線的正負極都要進，像這種情況在移除時就要特別格外的小心，千萬不要讓正負極接觸而發生短路了！

    接下來在上圖的電池組端，除了原有的診斷線以外，還需再由電池組的第一顆電芯負極端多拉出一條診斷線，也就是要給Cell Log第一條負極用的診斷線(上圖橘色線)，如此即有共17條的診斷線。但一台Cell Log只能同時監測8顆電芯、共需9條的診斷線，那兩台Cell Log應該是共18條的診斷線才對呀？別急，里柯先將上圖中共17條的診斷線分別以兩種不同的顏色標記出兩套的Cell Log診斷線，分別是圖中的粉紅色第一組1-9號與綠色第二組的1-9號(點圖可放大)。

    第一組的1號線(橘色線)是第一台Cell Log的第1線負極、9號(原來電池組上保護板線的第8號線，以下簡稱"原線")則是第一台Cell Log的第9線正極，但它同時也代表第二組的1號線，也就是第二台Cell Log的第1線負極。

    所以第一組的第9線，也就是"原線第8號線"，實際上還需再分出一條線作為第二組的1號線，這樣就是共18條的診斷線了！(分線這個動作的時機視作法而異，見下。)

    再來有兩種作法，一是移除電池組端的”連接器(Connector)”，通常是規格XH2.5的16Pin母端子座，並於原線第8線多分出一條線作為第二組的1號線、再以線材接續的方式一一接上製作出兩組的Cell Log診斷線。

    這種作法有一定的危險性，因為在製作的過程當中，鄰近的診斷線若相接觸就是短路，所以里柯是建議做一條時才剪一條、一條一條的做。

    第二種方法，是不移除電池組端原有的XH2.5/16Pin母端子座連接器，而是另外製作一組XH2.5/16Pin的公端子座連接器，分線的動作在這個公端子座連接器後的"第8線(對應電池組端的原線第8線，下圖紅字處)"來做，再分別製作成兩組的Cell Log診斷線，待製作完成後再接上電池組端原有的XH2.5/16Pin母端子座連接器。

    由於此法的診斷線是可以單獨製作的，所以過程中不會有任何的危險性，里柯較為推荐！此法也可製作出分接器，將電池組原有的保護板線組再多分接出兩組給Cell Log用的診斷線，可用來監測保護板是否有如期正常的作用(原形畢露！)。

    最後就是連接上Cell Log監測了，再參照里柯的大功率極緻玩家級戰友凱門所設計的"永不過充的充電器"、並設定過/欠壓警示值，當Cell Log偵測到單芯電壓達到警示值時，即執行斷電的動作，這樣就可以依照自己的實際需求去設定而達到保護的效果了！限制最大電流與最低電壓的部份則可仰賴控制器的限流設定、欠壓斷電設定與NFB的基礎物理限制來達成。

    鐵鋰電池，里柯是建議過壓警示值可設定為3.55V、欠壓警示值為2.85V，但各家鐵鋰電池的電性不盡相同，詳細應參考各廠家所提供的安全過欠壓資訊、再略為加減一些預留安全空間來設定。

    由於鐵鋰電池在市場上還是個新鮮玩意，電池廠商的實驗數據目前也多半僅侷限於單顆電芯，對於實際應用在電動汽機車上那些變化多端的串併方式，也無法預期使用上後續有可能會發生什麼奇怪的狀況。對於應用端的廠家來說，採用成本高、未來狀況又不明確且不穩定的電池組，無疑是提高風險、搬石砸腳，所以在還沒徹底的摸透並掌握住鐵鋰電池的應用之前”臨陣換將”，似乎也是無可厚非之舉，但相對的，沒有實際使用就沒有實戰的數據產生，沒有了應用端廠家”大量般的數據產生”，又怎能建立出足夠龐大的數據庫、來看出問題的端倪與癥結之所在呢? 再加上坊間代客組裝電池包的工作室，如果沒有先搞清楚鐵鋰電池的電性，就很有可能會用錯保護板、造成如在文首來信者所發生的狀況。

    總之每一個新興市場在混亂之初，都會是狀況最多、消費者也最容易受騙上當的時際，所以在一個新興市場塵埃落定之前，消費者唯一能做的就是多做功課，不然就是得自求多福了！