用锂电动力发展前景及注意事项(08-07-06)2

13.4要看要看要看要看生产企业的整体水平生产企业的整体水平生产企业的整体水平生产企业的整体水平电动车厂商除了通过检测获得第一手的数据资料外（光检测就要费不少人力成本和时间），还要对生产企业的技术、工艺、管理、规模、信誉、售后服务等全面考察，充分了解生产企业的整体水平。因为锂离子动力电池成本占到锂电电动自行车成本的三分之一到二分之一，远远大于铅酸电池在整车中的比重，而且锂电池的质保期也大大长于铅酸电池，这对生产企业的整体水平都提出了更高的要求。从这个方面讲，锂离子动力电池的市场不会像铅酸电池一样乱，不是一般小公司搞得起的，市场最终选择的会是一些技术实力雄厚，资金实力雄厚的大公司。江苏双登集团是国内蓄电池的重要研发、生产和销售基地，国家重点高新技术企业，拥有博士后工作站、国家级工程技术研究中心和双登科技发展研究院，是中国化学与物理电源行业协会、中国电池工业协会副理事长单位，英国伦敦上市公司。主要研发和生产大容量阀控密封铅酸蓄电池、胶体电池、锂离子动力电池、电动自行车电池等代表国内领先、国际一流的产品，广泛用于通信、电动自行车、铁路运输、电力、航空、军事、民用等领域。“双登”商标系“中国驰名商标”，双登产品系“国家免检产品”。双登集团一直注重科学发展、和谐发展、可持续发展。在国内同行中首家通过ISO9001和ISO14001认证，是江苏省百强企业，江苏省环境友好企业，国家电子信息百强企业，国家级守合同重信用企业，国家知识产权试点单位。双登放眼世界，履行使命，博观而约取，厚积而薄发，用双登人的信心、诚心和实力引领人类的美好未来，致力于做世界一流能源解决方案的提供者，人类新能源时代的领跑者。江苏富朗特新能源有限公司是江苏双登集团的成员公司之一，主要研发和生产锂离子动力电池，目前主要的产品为聚合物锰酸锂和磷酸亚铁锂动力电池。针对电动自行车用铅酸和锂离子动力电池市场，双登在国内外建立了近三百个服务网点，以满足客户的需要,希望凭借一流的技术和管理为客户提供一流的产品和服务。1.电动自行车使用锂离子动力电池电动自行车使用锂离子动力电池电动自行车使用锂离子动力电池电动自行车使用锂离子动力电池的一些的一些的一些的一些注意事项注意事项注意事项注意事项4.1锂离子电池管理系统的特点锂离子电池管理系统的特点锂离子电池管理系统的特点锂离子电池管理系统的特点锂离子电池管理系统（通俗上又称“保护电路”）一般具有如下功能：过充保护功能；过放保护功能；短路保护功能；过流保护功能；温度保护功能；锁定自恢复功能；充电均衡功能。上述功能是针对每一只单体电池的，也就是如果有任意一只电池出现异常，保护电路就会保护。以37V,10Ah锂离子动力电池的电池管理系统为例，讲解一下锂离子电池管理系统的基本功能和参数。单体过充保护电压4.250V±20mV充电电压≤42.5V单体过充保护延时＜1.3S充电电流≤8A单体过充恢复4.100V±50mV放电电流≤12A～20A（可选择）单体过放保护电压2.800V±20mV过流保护＜25A～35A（可选择）2单体过放保护延时＜150mS过流保护延时＜11mS单体过放恢复断开负载或充电方可激活短路保护延时＜1mS单体均衡电压4.200V±20mV过电流/短路保护解锁断开负载或充电方可激活单体均衡最大电流60mA～120mA温度接口可选静态功耗（3.6V）＜480uA欠压功耗（2.7V）＜180uA4.2锂离子电池组控制器的要求锂离子电池组控制器的要求锂离子电池组控制器的要求锂离子电池组控制器的要求对控制器而言，一般12V铅酸电池的最低保护电压为10.5V，如果是36V电池组，最低保护电压就是31.5V，目前大多数电动自行车厂采用的控制器欠压保护电压也都是31.5V。表面上看这是可行的，但是，实际当36V电池组只剩下31.5V电压时，由于电池存在差异，肯定就会有一个电池电压已经低于10.5V，可能就有某单体电池就已经处于过放电状态。这时候，过放电的电池电压急剧下降，硫酸铅浓度增加，硫酸盐化加快，这样对电池的损伤很大，而且这种影响不仅仅是该单只电池，而是影响整组电池的寿命。实际中当电池电压低于32V以后，所增加的续行里程也就一公里左右，而对电池的损伤却非常大。因此，对铅酸电池而言，虽然控制器有欠压保护，但是最好不要使用到那个时候的时候才来充电。为防止铅酸电池过放电，欠压保护最好设置比一般高0.5V～2V较好，对于标称36V的设32V～33V，对于标称48V的设43V～44V为宜。对铅酸电池而言，长时间不使用时，请务必将其从电动自行车上取下，将钥匙旋转至“OFF”位置，并将电池充满电，然后放置于阴凉干燥的室内中储存（最佳温度为5℃～25℃），并且每隔一两个月补充满充满充满充满电一次。严禁没电状态下长时间放置，务必注意！对锂离子电池而言，最容易损坏锂电池的就是让锂电池过放电，由于锂电池的电池管理系统有过放电保护功能，锂电池使用时不会产生过放电，此处所说的过放电，主要是指将电池放完电后，不及时充电或者电池长期不用而不给其补充电。因此建议使用25.9V（7串），37V（10串），48.1V（13串）锰酸锂电池的锂电车的控制器的欠压保护点最好设为23V，33V，43V（对不同正极材料：钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸亚铁锂的电池设定不太一样，但大致相同），这对续行能力减少仅仅不到一公里，但是可以防止锂电池使用后不充电导致的电池过放电，能有效延长电池的使用寿命。在此特别要提醒的是，锂电池较长时间不用时，请务必将其从电动自行车上取下，将钥匙旋转至“OFF”位置，并将电池充电至半饱和半饱和半饱和半饱和（放完电后，用充电器（0.2C）充电2～3小时即可，这与铅酸电池不一样，敬请注意），然后放置于阴凉干燥的室内中储存（最佳温度为5℃～25℃），并且每隔两三个月充电充电2～3小时。严禁没电状态下长时间放置，务必注意！另外在电动自行车设计时必须考虑到，在电动自行车不骑行时，不能有任何元器件消耗电池的能量（特别是电量指示灯，控制器，防盗警戒装置），绝缘电阻要高，否则很容易导致锂电池过放电而失效。对48V电池而言一般设计时电3池壳上的电源锁为弱电锁（一般的电源锁通过高电压、大电流的话易出现质量问题，当然电池管理系统上也可设计弱电开关），锁是控制是否给控制器电压来判断电机是否工作，此种设计电池的正、负极是不经过电源锁而直接连在电动车上的，如果电动车上部件消耗电量的话，再加上用户不将电池从电动车上取下来，就可能导致锂电池过放电而失效，因此此点显尤为重要。锂电车的控制器最大限制电流，建议不要超过电池组容量的1.5倍，既对8Ah的电池而言，控制器电流最大限流不应超过12A；对10Ah的电池而言，控制器电流最大限流不应超过15A。另外锂电控制器的最大脉冲电流相对铅酸电池车的控制器的最大脉冲电流要小，以保证启动时所产生的冲击电流小，从而达到延长电池一次充电的行程距离和电池及电机和电池的使用寿命的目的,建议不要超过电池组容量的3.5倍。既对8Ah的电池而言，控制器电流最大脉冲电流(冲击电流)不应超过28A；对10Ah的电池而言，控制器电流最大脉冲电流(冲击电流)不应超过35A。这样一是延长电池的使用寿命；二是从设计上，防止启动断电的出现（电池管理系统在太大电流的情况下会切断电池放电）；三是降低电动车的启动速度，提高安全性。有时电动车上有电容元器件，电容充电的电流较大，也有可能导致电池管理系统过流保护。总之，电动自行车厂家对锂电池进行容量和循环测试后一定要进行路试，路试人员体重要尽量达到75公斤，以检查锂电池特别是电池管理系统与整车的配合程度。由于锂电池电动车一般都为简易款，相对比较轻，便于骑行，可以考虑助力设计，这样有利于延长电池的寿命。同时25.9V锂电池车的电机功率最好为165W-180W，37V锂电池车的电机功率最好为165-250W。这样锂电池电动车实际车速不会太快，原因为：一是整车重量轻，车速如果太快，安全性能差；二是由于成本等原因，目前锂离子动力电池组的电压和容量不会太高，如果速度过快，则放电电流的倍率很大，电池的寿命就会降低。如果客户反馈率过高的话，对电池厂家和电动车厂家的品牌会产生不好的影响，而客户不会考虑由于成本问题所选电池电压、容量比较小。4.3锂离子电池充电器的特点锂离子电池充电器的特点锂离子电池充电器的特点锂离子电池充电器的特点以36V,10Ah锂离子动力电池的充电器为例，讲解一下锂离子电池和铅酸电池充电器的差异。4.3.1充电方式和输出电压范围不一样充电方式和输出电压范围不一样充电方式和输出电压范围不一样充电方式和输出电压范围不一样电动自行车铅酸电池所配置的充电器，多属于传统的三段式充电器，三段式充电器的充电模式是将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，以我国电动自行车采用较多的36V12Ah铅酸蓄电池组为例，第一阶段以1.8A的恒定电流将电池充到约44.4V；第二阶段将充电电流减小至约0.3A，最终将电池电压充到44.4V；第三阶段将电压降至约41.4V，电流减至约50mA，充电器对电池进行浮充。而锂离子电池充电器的充电制式一般分为恒流、（近似）恒压两个阶段，第一阶段以2A的电流将电池充到41V～42V；第二阶段为充电器在41V～42V对电池进行（近似）恒压充电，充电电流逐步减小，并一直对电池进行涓流充电，也有可能某单只电池达到过充电压从而停止充电的，36V,10Ah锰酸锂动力电池充电曲线见下图。4图锂离子电池充电曲线由此可见一般铅酸电池充电器的最高输出电压较高，因此不能使用非锂离子电池专用的充电器对锂离子电池进行充电。另外需要说明的是锂电电动自行车用充电器的充电电流不宜过大，以0.18C～0.2C为宜（充电时间约6小时左右，基本能满足用户需要），原因主要是由于锂电池管理系统中有均衡电路，但均衡电流一般较小，如果充电电流越大，均衡电路起的作用就越小；另外充电电流大，电池的寿命就短；而且充电器电流大的话，充电器可靠性会降低，成本也会增加。4.3.2电压精度不一样电压精度不一样电压精度不一样电压精度不一样铅酸蓄电池组的电压偏差可达到0.5V左右，而锂离子电池组要把电压偏差控制在0.2V以下。锂电充电器电压控制的精度要比铅酸蓄电池组要高的多。4.3.3电流精度不一样电流精度不一样电流精度不一样电流精度不一样铅酸蓄电池组对充电电流的精度没有太高要求，即使是脉冲充电也可，完全不用控制纹波的大小。锂离子电池组的充电器的纹波要控制在空载电压的1%以下。4.3.4充电器保护设计不一样充电器保护设计不一样充电器保护设计不一样充电器保护设计不一样在电池放电完成后进行充电的时候，因为在刚刚开始充电的时候，充电器相当于是一个电源，它与电池组电压之间有一个电位差，如36V锂离子电池组，最终放电电压为30V，而充电器空载的输出有42V，两者之间会有12V的电位差，在连接的时候会形成很大的冲击电流（可达到上百安培）。铅酸蓄电池组内没有充电保护电路，这个大电流对之的影响一般看不出来。而锂离子电池组内部都会有保护电路，这个上百安培的大电流会对保护电路造成很大的影响，甚至会损坏保护电路充电回路的MOSFET管，所以锂离子电池充电器要有保护电路，来减小这个冲击电流，使之不会对锂离子电池组内的保护电路造成影响。另外，锂离子电池充电器内部还要具有过流，过压，短路，反接，倒灌，过5冲击电流，电池低电压充电（可选）等一系列的保护线路。另外要提醒电动自行车厂家的是，如果电动车是销往国外市场，一定要注意电源插头和电源线的具体要求，因为欧共体、英国、澳大利亚、美国、意大利等国家和地区的插头标准都不一样，甚至一个国家可能插头标准又有很多种，一定要客户提出明确要求。4.4电池充放电口的设计电池充放电口的设计电池充放电口的设计电池充放电口的设计目前锂电池管理系统的充、放电电路一般是分开的，因此锂电池壳上的充、放电口一般也需分开，并且在电池壳上要有易更换的充、放电的保险座，以便检查和维修，目前有些公司的电池壳设计时没有预留充、放电保险管的位置，这样不便维修和检查。电池的充、放电口的选择也很重要，