低階土炮：自行打造完美鐵鋰電池平衡充電器

     說到"平衡"，為什麼電池組裡需要『平衡板』呢【通常整合過充/放等保護功能，統一叫做"平衡保護板"】?因為電池組裡的電芯們，在充放電過程當中，有可能因為品質的不一致、組裝的位置、連接片與用線與散熱性等諸多內、外在可知與不可考等因素而導致『電芯間的充放電量並不一致』。

    基本上同一個電池組內的這個"現象"應該會是固定的，比如說觀察到手邊的電池組總是固定那幾顆先充飽電。然後均衡板內的均衡電路就會開始對已經充飽電的電芯"放電"去等待其他的電芯也全部充飽為止，這種平衡方式又稱作【被動式平衡】。

    被動式平衡感覺上是有點『兩害相權』的權宜之計，因為電芯是串聯起來一起充電的，要嘛就是大家一起充電、不然就是大家都停止充電，沒有"某幾顆充電、某幾顆卻不充電"的這回事；但電芯過充電可是會造成不可逆傷害的，如果電池組內某幾顆電芯已經充飽了、其他顆卻還沒有充飽，此時充電還是持續著，為了不讓已經充飽電的電芯『過充電』，就必須開始運作被動式平衡這個權宜之計。

    被動式平衡法降低了電芯不過充電的機率，但這種方法也可能會有如下的問題產生：

◎放電是以"發熱"的方式進行，所以如果電池組的散熱設計不良，即可能會有過溫的問題，特別是在夏季艷陽高照、電池組又置放於車內的情況之下(在這種環境之下進行充電還挺嚇人的，不久前的新聞，光是放在外面曝曬，經過鐵門反射的"加持"作用後竟自燃了起來!)。

◎發熱放電的耗功有限(總不能無限制瘋狂的發熱吧!)，所以通常均衡板的"平衡電流"(其實就是放電電流，講"平衡"好聽些)只有0.1-0.5A左右。那如果充電的電流大於放電的電流呢?就等於平衡無效，電芯一樣會過充!(這種情況在越大安培數的充電器上、與電芯間越不一致時就越容易發生，因為充電器的CC-CV模式已無法正常的依照電壓值的變化去調整充電電流降低至小於均衡電路的放電電流)

◎"放電"即是使用掉電芯的循環壽命，雖然很少，但日積月累下來，"總是先充飽的電芯"其循環壽命，比起其他顆慢充飽的來說就會先折損掉，講難聽點，先充飽電的電芯最後會最先死掉。

    所以鐵鋰電池在組裝的時候非常要求電芯間的一致性，但說穿了，這都是為了要配合【被動式平衡的均衡板】聯合演出這場"肥皂劇"。

    在瞭解了以上鐵鋰電池"平衡充電"的重要性之後，那怎樣的充電方式才是"最理想的平衡式充電"方式呢?其實很簡單，這個方法不但很原始、也很古老，他並不是什麼秘密或了不起的事─就是『單顆單顆的充』!因為電池並不是串聯起來充電的，充電的電壓只有一種，所以充電器的CC-CV模式只會依照一顆電芯的電壓值變化來調整充電的電流，只要充電器的充電電壓低於電芯的最高安全電壓值，怎麼樣都不會過充!

    但這樣的充電器，16串電池組就需要16套獨立的充電迴路【單顆充電器】、24串則需24套，里柯又不是電子相關背景出身的，沒有那個本事憑空打造出【16-24套獨路迴路的充電器】，只能應用現有的產品去做"傻瓜式的整合"，故稱之『低階土炮』，人人都能自己來！

    到底是怎麼樣的一個低階法呢?又該怎樣土炮?其實這種充電方式一點也不稀奇，且成品看上去會有點蠢，就是"單顆充電的方式 x 16-24而已!"，以下就先來一張折衷以20串電池組為範例、包含電池組內配線的設計圖作說明：

    電池組是以台灣長利的H4鐵鋰電芯(3.3V20Ah，含極柱高的單芯規格為22*95*152mm、重約600g)所組成的60V40Ah電池組作為範例，也是里柯預計整備上E-GO Ultima 3.0的電池組。整套充電器的體積相當的龐大，且需配合電池組拉出個別電芯的充電線路來使用，造價自然也就相對的驚人，但這卻也是"最完美的充電器"。當然也可以配合一般串充的充電器使用，先將整組電池組充到某顆電芯電壓"攻頂"時，先以手動斷開、再用一至數顆的單顆充電器去慢慢的將每顆電芯充飽電，這也就是所謂的"做平衡"了─使用的充電器數量自然就與"作平衡"的整體時間成反比了，如上圖粉色線所框起的"5顆為一組"的充電器組。

但如願"不計成本"的打造出整套的充電器使用，將有以下無可取代的優點：

§無視電池組內電芯間的不一致性：原本電芯間會要求一致性，其中的一個目的就是為了要配合平衡板做被動式平衡，但採用單顆電芯個別充電的方式，每顆電芯都能充滿電，自然也就毋須平衡了！但新購置的電池組，電芯當然還是一致性越佳越好，總不能一隊超人裡頭藏了幾個病夫濫竽充數，拖累整體電池組效能吧！"無視"與"不需要"是兩回事，該要求的還是得要求。

§無視過充電疑慮：只要單顆充電器的充電電壓不高於電芯的安全充電電壓，怎麼樣都不會過充電！以鐵鋰電池來說是單顆3.65V，里柯則是建議再向下抓一點安全空間，訂製3.6V的充電器即可(航模充電器也是如此定義)。

§無視充不飽電的疑慮：如以一般串連式充電器充電，在當發現單顆或某幾顆電芯即將超過3.65V時以手動斷開充電避免過充，那剩下還未充達3.65V的電芯即是還沒有充飽電，視每次充放不一致的程度產生電芯間彼此容量上的落差，並具累積性，若使用一般平衡板，電芯間一致性佳的時候還能勉力維持，一但電芯間失去一致性，即僅能延緩落差的現象，最終還是會造成容量上的差異，使整組電池組的使用里程縮短。單顆式的充電方式就不會有這樣的問題。

§電芯毋須因被動式平衡的放電平白浪費能源與循環壽命：單顆式的充電方式，電芯充飽電的充電器即自動斷電，尚未充飽的則繼續充，彼此互不相干，每顆都能充飽電、自然也就無須放電去避免過充並等待其他的電芯充飽。

§每次的充電即是"做平衡"：雖然電芯間的不一致性會造成充放時的容量落差，但使用單顆式的充電方式，每次充電完畢後，每顆電芯的電壓值都會是一致的，都能將每顆電芯的電量充到最滿、恢復到最一致的狀態(但電芯間個別容量的上限差異這個事實是不會因此而改變的，充電器與充電的方式並無法挽救電芯的"先天不足")。

§充電時可安心無人職守、置之不理：一定充得飽電、且不會過充電，充滿電後充電器即自動斷開，電壓每次都會是最一致、最平衡的狀態，自然也就無須費神注意與照顧了。

    有時最簡單、最原始的方法，就是最佳的解決方案，僅因為這樣的一套完美充電器造價高昂、體積驚人(這點若是由廠家來設計製造應能輕鬆克服)，所以也許因此廠家未見其具充分的市場性(如果這樣的一套充電器要賣個萬把塊，也並不意外，這恐怕還真沒幾人能有那個心臟爽快的下手買單!)，所以這個方法雖然行之有年、卻遲遲未見工業等級的產品問世，只能是玩家願意不計成本去自行製作了！

問題總是有解決的方法，重點是你願意付出多大的代價。

    也許這樣的一套充電器製作出來不便宜，但卻能毫無疑問的照顧好比他更金貴的鐵鋰電池組！如能因此而讓鐵鋰電池發揮出它應有的實驗室循環壽命數據，那也肯定是值回票價了！

    [最後，礙於製作這套充電器的主要材料缺貨，讓里柯等了很久都尚未能實作，僅能在此先將方法與原理介紹出來，待料件齊備並實作後，再行分享實際製作的步驟與流程與使用的心得！]