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锂电池用于改装电动车须谨慎

放大字体??缩小字体 发布日期:2016-06-15 08:12:58 ??来源:新能源汽车网??编辑:全球新能源汽车网??浏览次数:723
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  电动车对其电池的性能要求非常高,电动车工作时处于长时间大电流放电状态,用锂电池改装电动车,应特别小心。一般应掌握以下原则:

  1、锂电池种类的选择

  最好选用聚合物锂电池,不轻易选择锂粒子电池。因为锂粒子电池一旦过充、过放或超温限使用时,容易发生爆炸、燃烧、碎片飞溅伤人,且三者在瞬间同时发生,使人难以防范。而聚合物锂电池发生过充、过放或超温限使用时,-般呈外壳铝塑膜鼓起:电池内极板与塑膜隔板分离,由于电池内无电解液,电池内阻迅速增大,容量丧失,电池自动失效,事故自行终止,因而不易发生爆炸。

  2、容量

  尽量选择大容量锂电池。例如原采用电池容量10Ah,选择锂电池时,最好选用5Ah/块的锂电池两块并联使用。组装后的锂电池容量不得小于原车电池容量。

  3、新旧

  尽量选择全新的、同一个一个厂生产的同型号、同批次的锂电池,这些新电池一致性好,使用安全、寿命长。

  4、保护电路

  用锂电池改装电动车,应采用单体电池保护与电池组总体保护相结合的多重保护电路。

  (1)单体电池保护

  每个单体电池都应装有各自的保护板,然后再并、串联成适合于电动车电压、容量的电池组。每块保护板应至少有下述功能:

  1)过电流保护:当电流达1.5C时自动断电。其中C为电池容量。

  2)过充保护:当充电电压达4.2V时,自动断电。

  3)过放保护:当放电电压达3.0V时,自动停止放电。

  (2)总体保护

  用单体锂电池组装好的锂电池组,还需加装总体保护电路,包括过流、过充、过放、超温等多重保护。以一组36V/10A的锂电池组加装总体保护电路的方法为例加以说明。

  1)电流保护

  图1为笔者制作的过流保护装置。E为36V/10Ah锂电池组;BX为10A保险;J为继电器(用型号:YE-KDC-A04-8型彩电开关代替);G为干簧管,在干簧管外绕有4匝线圈L;R为限流电阻;C为贮能电容;D为二极管;TK为一温度开关,动作温度45℃;M为电动车马达。

图1

  当合上JK时,M正常运转,E通过D向C充电,电动车正常行驶。当某种原使I≥14A时,L发出的强磁场使G内触点闭合,C内贮存的电能通过J绕组的内阻r、电阻R放电,J吸合,使JK释放,切断电路,E停止向M供电。从而保证E不被大电流烧毁。其中,保护器动作电流I与取样线圈L匝数N之间的关系如附表所示。

  该保护装置有以下优点:1,取样电路线圈L为一段长11cm的Φ1.2mm漆包线,耗能趋近于0;2,保护动作灵敏、干脆利落。

  2)过电压保护

  36V锂电池组充电时,当电压充达42V时,必须有自动切断充电电源功能。图2所示电路能满足此要求。在随车(二阶段)充电器SP-70A的正极输出端串接三只二极管Dl、D2、D3(lN5408×3),对36V锂电池组E充电,刚开始(第一阶段)充电时,A点电压为44.4V,Dl~D3上压降为2.6V,并以1.5A恒定电流对E充电。随着时间推移,E的电压不断升高(如图2a所示),当电压升高达41.8V时,SP-70A转人第二阶段充电,A点输出电压突变为+41.7V,比B点低0.1V,Dl~D3均处于反向偏置,充电电流自动被阻断,充电结束(如图2b所示)。这样,即能保证在任何情况下锂电池都不会过充。

图2

  3)过放保护

  单体锂电池的额定放电终止电压为3.0V,用于电动车,应将放电终止电压提高到3.15V。36V的锂电池组,放电终止电压设定为31.5V有如下好处:1.和原车用铅电池放电终止电压31.5v兼容,使原车控制器同时适用于铅锂两种电池,降低了成本,提高了可靠性;2锂电放电深度变浅,对其寿命有利。

  因此,决定用原控制器内的31.5V过放保护器作为锂电池组的过放保护器。当锂电池组放电至31.5V时,保护器动作(绿色欠压灯亮),自动切断对电动车马达M供电。从而保护锂电池组不会因过放而损坏。

  笔者有一组36V/10Ah的锂电池组,用随车控制器的过放保护电路对锂电池组进行过放保护:当电压放电至31.5V时,自动断电,停止工作。使用一年半无任何问题。

  最近做了一个全放电实验,将已经骑行多时,放电至31.5V的锂电池组从车上拆下,继续放电至30.0V再充电,结果,充电终止电压仅能达到37.6V,而不是原来的41.8V。

  将锂电池组拆开检查,10个小锂电池组中有9个小锂电池组电压为41.8V;而另1个小锂电池为-0.5V,铝塑膜鼓起,已严重损坏,损失80元。损坏原因:当锂电池组放电至31.5V时,该小组锂电池电压已达放电终止电压,再继续放电时,电压放至0V,仍再继续放电后,出现电流倒灌、极性反转而彻底损坏。实践证明:将放电终止电压提高到31.5V是保护锂电池组不致因过放而损坏的行之有效方法。

  4)超温保护

  锂电池使用不当时,内部温度升高、内部压强增大,当压强增大到外壳无法承受时,则发生爆炸。因而在锂电池组内部设置温度保护电路,可使锂电池发生爆炸的几率大大降低。

  方法:在锂电池组中央位置埋设一枚45℃(10A)的温度开关,并将TK串联接于锂电池电路中,如图1所示。TK为常闭触头式,在使用过程中,当锂电池内部TK所处的位置处的温度低于45℃时,TK内常闭触点闭合,但电池组对电动车马达从供电电动车正常行驶;当环境温度高,或大电流长时间(充)放电等原因,使锂电池组内部温升高达45℃时,TK内常闭触头分离、导致断电,锂电池组E停止(充)放电工作。从而避免了高温可能导致的锂电池爆炸事故。

  当冷却一段时间后,温度降至45℃以下时,TK常闭触头闭合,锂电池组又重新恢复工作。

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