鋰電池用于改裝電動車須謹(jǐn)慎

　　電動車對其電池的性能要求非常高，電動車工作時處于長時間大電流放電狀態(tài)，用鋰電池改裝電動車，應(yīng)特別小心。一般應(yīng)掌握以下原則：

　　1、鋰電池種類的選擇

　　最好選用聚合物鋰電池，不輕易選擇鋰粒子電池。因?yàn)殇嚵Ｗ与姵匾坏┻^充、過放或超溫限使用時，容易發(fā)生爆炸、燃燒、碎片飛濺傷人，且三者在瞬間同時發(fā)生，使人難以防范。而聚合物鋰電池發(fā)生過充、過放或超溫限使用時，-般呈外殼鋁塑膜鼓起：電池內(nèi)極板與塑膜隔板分離，由于電池內(nèi)無電解液，電池內(nèi)阻迅速增大，容量喪失，電池自動失效，事故自行終止，因而不易發(fā)生爆炸。

　　2、容量

　　盡量選擇大容量鋰電池。例如原采用電池容量10Ah，選擇鋰電池時，最好選用5Ah/塊的鋰電池兩塊并聯(lián)使用。組裝后的鋰電池容量不得小于原車電池容量。

　　3、新舊

　　盡量選擇全新的、同一個一個廠生產(chǎn)的同型號、同批次的鋰電池，這些新電池一致性好，使用安全、壽命長。

　　4、保護(hù)電路

　　用鋰電池改裝電動車，應(yīng)采用單體電池保護(hù)與電池組總體保護(hù)相結(jié)合的多重保護(hù)電路。

　　（1）單體電池保護(hù)

　　每個單體電池都應(yīng)裝有各自的保護(hù)板，然后再并、串聯(lián)成適合于電動車電壓、容量的電池組。每塊保護(hù)板應(yīng)至少有下述功能：

　　1）過電流保護(hù)：當(dāng)電流達(dá)1.5C時自動斷電。其中C為電池容量。

　　2）過充保護(hù)：當(dāng)充電電壓達(dá)4.2V時，自動斷電。

　　3）過放保護(hù)：當(dāng)放電電壓達(dá)3.0V時，自動停止放電。

　?。?）總體保護(hù)

　　用單體鋰電池組裝好的鋰電池組，還需加裝總體保護(hù)電路，包括過流、過充、過放、超溫等多重保護(hù)。以一組36V/10A的鋰電池組加裝總體保護(hù)電路的方法為例加以說明。

　　1）電流保護(hù)

　　圖1為筆者制作的過流保護(hù)裝置。E為36V/10Ah鋰電池組；BX為10A保險；J為繼電器（用型號：YE－KDC－A04－8型彩電開關(guān)代替）；G為干簧管，在干簧管外繞有4匝線圈L；R為限流電阻；C為貯能電容；D為二極管；TK為一溫度開關(guān)，動作溫度45℃；M為電動車馬達(dá)。

圖1

　　當(dāng)合上JK時，M正常運(yùn)轉(zhuǎn)，E通過D向C充電，電動車正常行駛。當(dāng)某種原使I≥14A時，L發(fā)出的強(qiáng)磁場使G內(nèi)觸點(diǎn)閉合，C內(nèi)貯存的電能通過J繞組的內(nèi)阻r、電阻R放電，J吸合，使JK釋放，切斷電路，E停止向M供電。從而保證E不被大電流燒毀。其中，保護(hù)器動作電流I與取樣線圈L匝數(shù)N之間的關(guān)系如附表所示。

　　該保護(hù)裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：1，取樣電路線圈L為一段長11cm的Φ1.2mm漆包線，耗能趨近于0；2，保護(hù)動作靈敏、干脆利落。

　　2）過電壓保護(hù)

　　36V鋰電池組充電時，當(dāng)電壓充達(dá)42V時，必須有自動切斷充電電源功能。圖2所示電路能滿足此要求。在隨車（二階段）充電器SP－70A的正極輸出端串接三只二極管Dl、D2、D3（lN5408×3），對36V鋰電池組E充電，剛開始（第一階段）充電時，A點(diǎn)電壓為44.4V，Dl～D3上壓降為2.6V，并以1.5A恒定電流對E充電。隨著時間推移，E的電壓不斷升高（如圖2a所示），當(dāng)電壓升高達(dá)41.8V時，SP－70A轉(zhuǎn)人第二階段充電，A點(diǎn)輸出電壓突變?yōu)椋?1.7V，比B點(diǎn)低0.1V，Dl～D3均處于反向偏置，充電電流自動被阻斷，充電結(jié)束（如圖2b所示）。這樣，即能保證在任何情況下鋰電池都不會過充。

圖2

　　3）過放保護(hù)

　　單體鋰電池的額定放電終止電壓為3.0V，用于電動車，應(yīng)將放電終止電壓提高到3.15V。36V的鋰電池組，放電終止電壓設(shè)定為31.5V有如下好處：1.和原車用鉛電池放電終止電壓31.5v兼容，使原車控制器同時適用于鉛鋰兩種電池，降低了成本，提高了可靠性；2鋰電放電深度變淺，對其壽命有利。

　　因此，決定用原控制器內(nèi)的31.5V過放保護(hù)器作為鋰電池組的過放保護(hù)器。當(dāng)鋰電池組放電至31.5V時，保護(hù)器動作（綠色欠壓燈亮），自動切斷對電動車馬達(dá)M供電。從而保護(hù)鋰電池組不會因過放而損壞。

　　筆者有一組36V／10Ah的鋰電池組，用隨車控制器的過放保護(hù)電路對鋰電池組進(jìn)行過放保護(hù)：當(dāng)電壓放電至31.5V時，自動斷電，停止工作。使用一年半無任何問題。

　　最近做了一個全放電實(shí)驗(yàn)，將已經(jīng)騎行多時，放電至31.5V的鋰電池組從車上拆下，繼續(xù)放電至30.0V再充電，結(jié)果，充電終止電壓僅能達(dá)到37.6V，而不是原來的41.8V。

　　將鋰電池組拆開檢查，10個小鋰電池組中有9個小鋰電池組電壓為41.8V；而另1個小鋰電池為－0.5V，鋁塑膜鼓起，已嚴(yán)重?fù)p壞，損失80元。損壞原因：當(dāng)鋰電池組放電至31.5V時，該小組鋰電池電壓已達(dá)放電終止電壓，再繼續(xù)放電時，電壓放至0V，仍再繼續(xù)放電后，出現(xiàn)電流倒灌、極性反轉(zhuǎn)而徹底損壞。實(shí)踐證明：將放電終止電壓提高到31.5V是保護(hù)鋰電池組不致因過放而損壞的行之有效方法。

　　4）超溫保護(hù)

　　鋰電池使用不當(dāng)時，內(nèi)部溫度升高、內(nèi)部壓強(qiáng)增大，當(dāng)壓強(qiáng)增大到外殼無法承受時，則發(fā)生爆炸。因而在鋰電池組內(nèi)部設(shè)置溫度保護(hù)電路，可使鋰電池發(fā)生爆炸的幾率大大降低。

　　方法：在鋰電池組中央位置埋設(shè)一枚45℃（10A）的溫度開關(guān)，并將TK串聯(lián)接于鋰電池電路中，如圖1所示。TK為常閉觸頭式，在使用過程中，當(dāng)鋰電池內(nèi)部TK所處的位置處的溫度低于45℃時，TK內(nèi)常閉觸點(diǎn)閉合，但電池組對電動車馬達(dá)從供電電動車正常行駛；當(dāng)環(huán)境溫度高，或大電流長時間（充）放電等原因，使鋰電池組內(nèi)部溫升高達(dá)45℃時，TK內(nèi)常閉觸頭分離、導(dǎo)致斷電，鋰電池組E停止（充）放電工作。從而避免了高溫可能導(dǎo)致的鋰電池爆炸事故。

　　當(dāng)冷卻一段時間后，溫度降至45℃以下時，TK常閉觸頭閉合，鋰電池組又重新恢復(fù)工作。