磷酸铁锂电池维护技巧与建议

笔者的48V/20AH磷酸铁锂电池组因严重衰减，导致骑行距离由原来的45km，在一个月内快速下降到不足10km，决定亲自动手检查维修。为查找故障，骑行至电池自动保护断电后拆出电池，如图1所示；拆开不锈钢壳，如图2所示；拆掉绝缘外壳后，终于看到电池组了，如图3所示。

      该电池组是先将2个10A的单体电池并联，再组成16串，构成48V/20A的电池组。察看后，确认电池组外观正常，并且连接片、保护板及接线正常。该电池组总电压为54.7V，但输出电压仅为36V。用万用表逐一检查电池组电压，发现有一组电池电压为2.55V（图4内红框为电压低的电池组），其余的电池组电压都在3.5V左右。由于没有铁锂电池的维修经验，也没有电路图和相关参数，只好将电池再次充电至自动停止。此时，测其他各组电压都在3.65V左右，电压低的那组只有2.75V，并且均衡保护板上对应的指示灯不亮，如图5所示。散热片已发热，表明保护板已经开始均衡各电池组电压，此时再测总输出端电压为57.41V，怀疑电压低的电池组或均衡保护板异常。

      查阅资料得知，该磷酸铁锂电池均衡保护板的主要特性：充电时，当电池组中任何一组电池的电压达到3.7V，保护板就切断充电电路以防止电池过充；放电时，当电池中任意一组电池的电压低于2.5V时，保护板切断对外供电，以防止电池过放（笔者曾因此推过几次车回家）。当对应组电池电压高于3.5V，保护板才开始均衡。看来，故障是因那组电压低的电池所致。这主要是因铁锂电池的不一致性较严重，在长期的使用中，那组电池电压逐渐低于其他电池，加之平时充电没有很好地让电池均衡（笔者原装铅酸电池曾因过充而报废，后来每次充电都设定了充电时间），造成那组电池电压越来越低于其他组电池（容量就远低于其他组）。这样，在使用中，因该组电池率先到达2.5V的欠压保护阈值，保护板就会切断整个电池组的供电以保护电池。根据木桶原理，整个电池组的容量就取决于最低的这组电池了。而在充电时，由于其他组电池容量和电压远高于低电压组电池，在低电压组电池容量远没充满的情况下，其他组电池的电压已达到保护板关断电压，于是切断了整个电池组的充电。如此恶性循环，造成低电压组充不满电，导致整个电池组的容量越来越低，表现在使用上就是骑行距离越来越短。      虽然电池有均衡保护板，但这种均衡效果十分有限。它的原理是：对高过设定电压的电池组进行放电，达到设定电压后，再开启充电电路对整个电池组进行充电，让“后进”电池组有机会达到与其他组相同的电压。但这种放电电流不可能做得特别大，否则发热量和器件寿命又成了问题。笔者曾插上充电器让电池组自动均衡充了一整天，电压低的电池组电压仅上升至3.33V，效率实在太低了，只好手动均衡了。笔者用一铁锂单组电池专用充电器，单独对低电压电池组进行充电，并适时监测该电池组电压。充电的时间取决于该电池组的剩余容量和充电电流。充到额定电压后，静置1～2h，再将电池充满。无明显的电压下降后，用原装充电器给整个电池组充一次电，就可以正常使用了。

      【提示】铁锂单组电池专用的充电器的输出电压为3.65V。若手头没有专用充电器，也可以找一块输出电压可调的DC—DC功率模块，将输出电压设定为3.65V后代替。
笔者的铁锂电池经维护后，又恢复了活力，还能骑行近40km，算是基本恢复了容量。经过这么一折腾，总结出以下几条使用铁锂电池的经验和建议，供读者参考。
1）磷酸铁锂电池充电满时，不要急于拔掉充电器插头，一定要留有充足的时间让电池组自动均衡，让各组都充满。否则，就有可能造成个别电池组电压逐渐低于其他组而影响整个电池组的正常使用。
2）若电池组容量短期出现断崖式下降，在排除物理外力因素外（如摔车导致部份电池脱落等），一定要考虑到电池组的均衡问题。对此比较懂且有一定动手能力的读者，最好拆开电池进行手动均衡。
3）电池外壳最好不要用不锈钢外壳，不仅会增加成本，而且维护时比较难拆。
4）如发现电池组使用异常，一定要及时维护，以免长时间后导致电池组不可逆损坏。
5）建议最好有一定电子基础的人使用磷酸铁锂电池，因为此种电池的最大毛病在于电池组之间的性能不一致。在有均衡保护板的情况下，整组电池都坏掉的可能性不大。维修时，若因某组电池性能衰减而报废整组电池（或报修被宰价），就太不划算了。
6）不建议网购磷酸铁锂电池组。因网购的此类电池组多是电动汽车淘汰的二手电池组，性能参差不齐，若不懂得维护方法，将很快报废。对于有动手能力的读者，可购全新的电池自己组装。
7）不要在没有均衡保护板的情况下使用电池组，容易造成部分电池组的过充、过放或个别电池组性能越来越差，缩短电池组的使用寿命。
8）维护时必须严格按操作规则进行，不能短路。由于电池内阻小，短路会瞬间导致它冒烟损坏，甚至会引发火灾、爆炸等危险事故。
9）因为拆卸、安装均衡保护板的顺序不正确极易导致其损坏，所以维护时轻易不要拆卸均衡保护板。