第三讲充电方法和充电设备

第三讲充电方法和充电设备第1页，共196页，2023年，2月20日，星期一要点本讲对“基于单体电池”、“基于端电压”和“基于极端单体电池”三种充电方法的特点及适用范围进行了具体讨论。锂离子蓄电池、阀控铅蓄电池、金属氢化物镍及类似充电特性曲线的蓄电池组，应采用“基于极端单体电池”充电方法。“基于端电压”充电方法，也不适用于阀控铅蓄电池。第2页，共196页，2023年，2月20日，星期一

根据蓄电池充电终结特性曲线，充电控制方法可分为三类：（1）恒压（稳压）型充电特性曲线；（2）负电压增量型（－△V）充电特性曲线；（3）电压增量型（+△V）充电特性曲线。第3页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-1恒压（稳压）特性蓄电池充电电流、电压曲线第4页，共196页，2023年，2月20日，星期一2-1（b）负电压增量（—△V）型充电特性曲线第5页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-1（c）电压增量型充电特性电流电压曲线。第6页，共196页，2023年，2月20日，星期一

根据充电过程的电池反应，可分为：

自动均衡型（即蓄电池本身在充电过程中具有良好的自动均衡特性）。

非均衡型（即充电过程中基本没有或没有自动均衡能力）。第7页，共196页，2023年，2月20日，星期一不同特性的蓄电池对

—充电控制方式，

—充电模式

—充电设备具有完全不同的要求。第8页，共196页，2023年，2月20日，星期一

根据控制方式不同，充电控制方法可分为三类（如图2-29）：（1）基于单体电池充电控制方法；（2）基于端电压充电控制方法；（3）基于极端单体蓄电池充电控制方法。第9页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-29充电控制方法和充电模式第10页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.1基于单体电池充电控制方法及适用范围第11页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于单体电池充电方法:根据（包括蓄电池组的）单体蓄电池充电状态，实施充电控制。其特点是，充电过程中关注所有连接到充电系统的蓄电池。当所有蓄电池符合条件，才终止充电。第12页，共196页，2023年，2月20日，星期一

典型的如铅蓄电池充电过程：充电过程后期,充电电流基本恒定；定时检查所有蓄电池单体的充电电压或电解液比重在规定时间内，蓄电池单体的电压或比重不再升高，或升高不超过规定数值时充电结束。第13页，共196页，2023年，2月20日，星期一

通行的规定是连续2小，蓄电池充电电压升高不超过0.1V，电解液比重升高不超过0.01),充电结束。第14页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-29充电控制方法和充电模式第15页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.1.1恒流充电第16页，共196页，2023年，2月20日，星期一

在早期，由于控制技术的局限，一般采用恒流充电。第17页，共196页，2023年，2月20日，星期一

从图中看到，恒流充电的特点是：充电电流基本恒定不变，充电电压逐步上升（0～1区间）。当充电电流大于蓄电池电极反应需要的电流后，多余的电流将用于电解水。图2-30恒流充电特性曲线当所有蓄电池电压连续两小时不再上升，或上升幅度小于0.1V,或电解液比重连续不变，或上升幅度小于0.01时（1～2区间），充电结束。第18页，共196页，2023年，2月20日，星期一从图中可以看到：充电初期阶段，充电电流小于蓄电池可接受充电电流，极化电压很小，充电效率很高。充电后期，充电电流大于可接受充电电流，大部分充电电流用于解水，充电效率很低，水消耗很大，酸雾污染十分严重第19页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.1.2两阶段恒流充电第20页，共196页，2023年，2月20日，星期一为了提高充电效率，减小酸雾污染和失水，后期采用两阶段恒流充电（如图2-31）。图2-31亮阶段恒流充电曲线第21页，共196页，2023年，2月20日，星期一两阶段恒流充电的方法是：先采用恒流充电方法进行充电，随充电电压的升高，蓄电池进入沸腾状态后（0～1区间），将充电电压减小一半（1点）继续充电（1～2）。当所有蓄电池电压连续两小时不再上升，或上升幅度小于0.1V,或电解液比重连续不变,或上升幅度小于0.01时（2～3区间），充电结束。第22页，共196页，2023年，2月20日，星期一两阶段恒流充电后期充电效率显著提高，酸污染和失水量减小。

第23页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.1.3适用范围第24页，共196页，2023年，2月20日，星期一

恒流充电方法，两阶段恒流充电方法，属于基于单体电池充电方法。第25页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于单体电池充电方法适用于具备以下特点的蓄电池：(1)充电过程中，当蓄电池电压上升到一定值后基本稳定不再升高，如图2-1（a）。(2)蓄电池的充电过程具有良好的自动均衡特性。第26页，共196页，2023年，2月20日，星期一铅蓄电池（非密封富液铅蓄电池）具备上述两个基本特性。基于单体电池充电控制方法就是在铅蓄电池特性的基础上发展起来的。第27页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.2基于端电压充电方法及适用范围第28页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于端电压充放电方法：

根据蓄电池组端电压，进行充放电控制的方法。

其特点是：充电过程中，仅关注蓄电池组的端电压状态。对组成蓄电池组的单体蓄电池，基本不关注。第29页，共196页，2023年，2月20日，星期一

氧复合技术的应用，使碱性密封蓄电池和阀控铅蓄电池技术得到快速发展。

第30页，共196页，2023年，2月20日，星期一阀控铅蓄电池，由于具有：

——基本消除了酸污染，

——水消耗大幅减少，

——储能效率显著提高；

——使用寿命显著延长；

——基本实现了免维护等特点，应用领域迅速扩大。第31页，共196页，2023年，2月20日，星期一阀控铅蓄电池虽然同属于铅酸蓄电池体系。仍遵循铅蓄电池的充放电机理；但由于采用了氧循环技术和贫液技术，使其性能和充放电特性发生了重大变化。第32页，共196页，2023年，2月20日，星期一第33页，共196页，2023年，2月20日，星期一

充电电压超过2.40V后,氧复合效率快速下降。循环使用时，充电电压不得超过2.40V；浮充电电压要求2.23V～2.27V。图2-17氧复合效率与充电电压、电流的关系第34页，共196页，2023年，2月20日，星期一阀控铅蓄电池充电特性曲线属于图2-1（c）（+△V型）图2-1（c）电压增量型充电特性电流电压曲线。第35页，共196页，2023年，2月20日，星期一如前所述的

基于单体蓄电池充电控制方式的

恒流充电模式

两阶段恒流充电模式，

充电电压讲上升到最高允许充电之上；

已不能适用于阀控铅蓄电池。

第36页，共196页，2023年，2月20日，星期一

为了将充电电压控制在允许充电电压范围之内，产生了以蓄电池端电压为主要控制量的充电控制方法，即

基于端电压充电控制方法。值得注意：上述充电方法，不能满足阀控铅蓄电池对充放电的要求（后面将详细阐述）。第37页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于极端单体电池充电控制方法，主要包括：（1）恒压充电模式；（2）恒压限流充电模式；（3）均衡充电模式；（4）智能充电模式。第38页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.2.1恒压充电模式第39页，共196页，2023年，2月20日，星期一恒压充电模式：充电电流最大值仅受充电设备最大电流限制。当充电设备最大允许充电电流等于或小于蓄电池可接受充电电流时，恒压充电模式是可以应用的。图2-32恒压充电电流模式第40页，共196页，2023年，2月20日，星期一

当充电设备输出电流大于蓄电池可接受充电电流时，在蓄电池电压较低时（0～1区间），充电电流会很大，可能超过蓄电池可接受充电电流时（如图2-32）。这是恒流充电的主要问题，除特殊用途外，这种充电模式已经很少应用。

第41页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.4.2.2恒压限流充电模式第42页，共196页，2023年，2月20日，星期一为了克服恒流充电初期电流大的问题，形成了如图2-33所示的恒压限流充电模式。图2-33恒压限流充电模式第43页，共196页，2023年，2月20日，星期一充电初期电流（可设定），使充电初期充电电流小于或等于蓄电池可接受充电电流；充电设备处于恒流充电模式。

随充电过程的进行，蓄电池电压逐渐升高。

第44页，共196页，2023年，2月20日，星期一当充电电压达到设定的最高允许充电电压时，充电设备转入恒压充电模式，充电电流随充电过程的进行，逐渐减小，以保持充电电压的基本稳定。第45页，共196页，2023年，2月20日，星期一恒压限流充电模式，当前，是阀控铅蓄电池等具有类似特性的蓄电池基本充电模式。普遍认为，基本能够满足阀控铅及类似蓄电池单体对充电的要求。第46页，共196页，2023年，2月20日，星期一

如图2-34，阀控铅蓄电池与其它蓄电池一样，存在性能的不均衡问题。

图2-34阀控铅蓄电池电压状况第47页，共196页，2023年，2月20日，星期一

蓄电池性能的不一致，主要是由两个方面的问题造成：（1）由于正极、负极、电解液等性能的差异和制造质量的差异，造成蓄电池性能的差异。第48页，共196页，2023年，2月20日，星期一

（2）使用过程中性能衰变的差异、充放电效率的差异，和氧复合效率的差异等。第49页，共196页，2023年，2月20日，星期一

对于阀控铅蓄电池，性能差异会造成氧符合效率的巨大差异，氧复合效率变差，会加速蓄电池衰变，不一致性增加。第50页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于端电压的恒压限流充电模式，只能适用于在工作过程中，单体电池电压相差不小于50mV（≤2.5%)，的阀控铅蓄电池。第51页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.4.2.3均衡充电模式第52页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-13隔膜不同侵透率时的复合电流第53页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-14阀控铅蓄电池电解液体积对氧复合和容量的影响第54页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-15氧分压对氧复合能力的影响电解液密度1.310g/cm3，隔膜饱和度93%，负极面积0.218m2,充电电压2.34V第55页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-16充电电流与复合率的关系充电电流小于1I20氧复合率接近100%第56页，共196页，2023年，2月20日，星期一

阀控铅蓄电池充电过程中的氧循环特性，使其仍具有一定能力的均衡功能。第57页，共196页，2023年，2月20日，星期一

阀控铅蓄电池的均衡化充电，就是利用其氧循环特性具有一定的自动均衡充电能力。第58页，共196页，2023年，2月20日，星期一

与铅蓄电池是利用充电过程中存在电解水的反应实现均衡充电不同，阀控铅蓄电池均衡化充电可以利用的氧循环实现的均衡能力十分有限。

第59页，共196页，2023年，2月20日，星期一

对于阀控铅蓄电池，均衡充电电流的大小，主要应依据氧复合能力大小确定。即充电电流，应依据最先完成充电的蓄电池，即充电电压最高的蓄电池能进行完全氧循环为前提。第60页，共196页，2023年，2月20日，星期一

若充电电流过大，将发生安全阀频繁开启，造成过度失水，严重损害使用寿命。第61页，共196页，2023年，2月20日，星期一

现行均衡充电方式一般是，采用较小的充电电流（≤1I20），进行一定时间的充电，如2～3小时。第62页，共196页，2023年，2月20日，星期一需要注意的是：不同蓄电池氧复合能力差别很大。应针对具体的蓄电池确定合适的均衡化充电电流。推荐均衡充电电流，仅为参考。第63页，共196页，2023年，2月20日，星期一

阀控铅蓄电池的上述特点:使“快速充电”不适用于如阀控铅蓄电池之类的蓄电池。第64页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.2.4智能充电模式第65页，共196页，2023年，2月20日，星期一阀控铅蓄电池充电电压与充电反应电动势、过电势、温度等具有密切关系，即充电电压等于；充电反应电动势+过电势+温度修正值第66页，共196页，2023年，2月20日，星期一

充电电压过低，充电过程无法正常进行；充电电压过高，氧复合效率过低，内部压力会增加，失水和酸雾排放量将增加。

第67页，共196页，2023年，2月20日，星期一

蓄电池允许充电电流，即可接受充电电流，与多种因数相关；而且在充电过程中，随充电过程的进程，随时在改变；

准确充电电流和充电电压，是十分困难的。

第68页，共196页，2023年，2月20日，星期一随控制技术、电子技术和计算机技术的快速发展，出现了能够根据蓄电池实际工况，自动调整充电电压和充电电流的新型充电技术，一般称为智能充电技术。第69页，共196页，2023年，2月20日，星期一智能充电技术具有多种控制模式，常见的有以下几种：第70页，共196页，2023年，2月20日，星期一

（1）程序控制型该类充电控制模式的基本特点是：采用参数可重置的恒压限流充电模式；充电过程按继定的程序由充电设备内自动控制系统控制自动完成；大多数智能充电属于此类。实质上应属于自动充电范畴。

第71页，共196页，2023年，2月20日，星期一

（2）模拟曲线程序控制型

该类充电控制模式的特点是：充电设备内嵌入了多种预设充电曲线；用户根据不同的蓄电池，选择不同的预置充电曲线进行充电。这种充电控制方法可按特殊曲线程序控制充电，实现一些具有特殊功能的充电过程控制，如预充电、均衡充电等。第72页，共196页，2023年，2月20日，星期一该模式的缺点是：预置曲线仍是根据大量试验确定的典型充电曲线，不可能完全满足所有具体蓄电池的实际特性。过充电、欠充电、过电流等问题难以避免。第73页，共196页，2023年，2月20日，星期一（3）智慧型下图是不同性能的阀控铅蓄电池可接受充电电流曲线。（A）为性能良好的蓄电池可接受充电电流曲线，（B）是性能较差的蓄电池可接受充电电流曲线，（C）是轻度硫酸盐化的蓄电池可接受充电电流曲线。图2-35不同性能的蓄电池可接受充电曲线第74页，共196页，2023年，2月20日，星期一程序控制和模拟曲线程序控制，难以适应上述不同蓄电池特性的充电要求。第75页，共196页，2023年，2月20日，星期一随计算机技术和自动控制技术的发展，为充电技术实现智慧型奠定了基础。

第76页，共196页，2023年，2月20日，星期一

从二十世纪九十年代开始，一些更先进的，具有具有智慧型特征的新型充电技术不断出现。其特征是：与先进的检测技术结合，对蓄电池在充电过程的主要状态进行实时检测，并以最优化的原则，自动调整充电电流和充电电压，使蓄电池在最佳状态下完成充电过程。第77页，共196页，2023年，2月20日，星期一

智慧型充电控制方法有多种技术方案。第二炮兵（北京）充电技术研究所在1987年研究成功的智能充电方法（已获得发明专利授权）是一种原理独特的充电控制方法。

第78页，共196页，2023年，2月20日，星期一

若充电电流减小，充电过程中超电势同时逐渐减小。若充电增大，充电过程中超电势随之增大。充电过程的超电势幅度，即反映充电电流与可接受充电电流比值的合理性。控制充电过程的超电势的大小，即可准确控制充电与可接受充电电流的比值。第79页，共196页，2023年，2月20日，星期一其基本原理是：根据充电过程中超电势相关于蓄电池可接受充电电流及实际充电电流的比值。图2-36充电过程的超电势与电流的关系第80页，共196页，2023年，2月20日，星期一以控制蓄电池充电过程中超电势为主的智能充电控制技术，是最接近蓄电池充电反应机理，技术性能先进的一种充电控制技术。第81页，共196页，2023年，2月20日，星期一该充电技术的特点是：采用独特的采样技术，对蓄电池充电过程中充电反应的超电势进行实时监测，并根据蓄电池（可预置）允许超电势最大值，自动调整充电电流和充电电压，使充电过程中，蓄电池充电反应的超电势，限制的允许的范围内。第82页，共196页，2023年，2月20日，星期一（4）基于容量SOC的充电方法

第83页，共196页，2023年，2月20日，星期一

近年，基于容量SOC的充电方法成为大专院校、科研院所研究成的热点。支撑其研究的理论是，具有不同荷电状态（SOC）的蓄电池，具有不同的允许充电电流和放电电流。只要预知蓄电池的荷电状态（SOC），就可以计算出最佳充电电流和放电电流，使蓄电池工作在最佳状态，防止蓄电池发生过充电，过放电和过电流。第84页，共196页，2023年，2月20日，星期一述方法存在的问题是：影响蓄电池充放电电流大小的主要因数是蓄电池的内阻，内阻越小，允许的充放电电流就越大。蓄电池的荷电状态（SOC）与内阻没有直接关系。荷电状态（SOC）大，内阻不一定就小。荷电状态小，不一定内阻就一定大。第85页，共196页，2023年，2月20日，星期一2002年曾发生过一个案例：一辆11米纯电动公交车，装载的396/300Ah阀控铅蓄电池，匀速试验运行可连续行驶156公里。而同一辆车转载400Ah锂离子蓄电池，同样的试验，连续行驶仅96公里。其原因就是装载的锂离子蓄电池的内阻比阀控铅蓄电池还大，内阻上消耗了大量能量。第86页，共196页，2023年，2月20日，星期一

蓄电池过充电的标志是充电电压超过蓄电池最高允许充电电压，简化的表达式为：

充电电压≤充电反应电动势+超电势+充电电流×蓄电池内阻

上式中，充电反应电动势和超电势，是由正极、负极和电解液的材料体系决定的，与实际容量大小没有关系。

第87页，共196页，2023年，2月20日，星期一

蓄电池内阻虽然与实际容量存在函数关系，但是一个没有确定值的离散参数。即相同实际容量的蓄电池的内阻存在巨大的差别，而且是一个相关于时间离散参数。

第88页，共196页，2023年，2月20日，星期一

容量与内阻的函数关系只对特定目标（特定条件下的特定蓄电池）存在基本明确的函数关系；并不具有一般性和普遍性的函数关系。第89页，共196页，2023年，2月20日，星期一

依据实际容量确定“最佳”充电电流，是不符合蓄电池基本特性的。第90页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.4.2.5基于端电压充电控制方法的适应范围第91页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于端电压充电方法，是随阀控铅蓄电池蓄电池和密封碱性蓄电池的发展而发展起来的。自从阀控铅蓄电池出现以来,基于端电压的恒压限流充电方法，已经被公认为是阀控铅等蓄电池经典充电方法。第92页，共196页，2023年，2月20日，星期一

从阀控铅蓄电池的特性和对充电的要求考虑，若用于如2-34图所示成组电池充电，会产生以下两个问题：图2-34阀控铅蓄电池电压状态第93页，共196页，2023年，2月20日，星期一（1）一部分电池充电电压会超过允许充电电压，氧符合效率降低，严重影响蓄电池寿命。第94页，共196页，2023年，2月20日，星期一（2）一部分电池充电电压会低于规定充电电压，同样会造成蓄电池寿命缩短。第95页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于端电压充电方法仅适用于单体电池的充电；不能满足成组阀控铅蓄电池对充电的要求。第96页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.4.3基于极端单体电池

充放电方法及适用范围第97页，共196页，2023年，2月20日，星期一

对于如图2-1(c)充电特性蓄电池的蓄电池(如阀控铅蓄电池、磷酸亚铁锂蓄电池、锰酸锂蓄电池等)，其等效电路可以简化为图2-37。第98页，共196页，2023年，2月20日，星期一其等效电路可以简化为图2-37

当通过电阻R1向电容C（等效充电反应）充电时，电容器C上的电压将缓慢持续上升，而电容器C的耐压（等效最高允许充电电压）是有极限的，当电压超过电容器C的耐压极限时，电容器将失效。若通过的电流过大，电路中的熔断器RD（等效最大允许充电电流）将被熔断。

第99页，共196页，2023年，2月20日，星期一

对于充电电压曲线如图2-1(b)的蓄电池，充电特性等效电路可以简化为如图2-38。与图2-37比，多了一个具有负温度系数的温敏电阻R3。当温度上升到一定值后，其电阻会迅速减小。若充电电压不变，通过熔断器RD的电流将急剧增加，使电路失效。这类电池充电终结点一般应在负电压增量（-△V）的拐点。通过检测蓄电池充电过程中的负电压增量（-△V）拐点，可以准确确定充电终结点。第100页，共196页，2023年，2月20日，星期一

若采用基于端电压充电方法对如图2-39的电池组充电，83号蓄电池充电电压可能会达到20V以上,将有发生燃烧,爆炸的可能。图2-39锂锂蓄电池充电电压状态第101页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-39的电池组充电：设定充电电压4.16V,110只电池串联,充电端电压等于457.6V。但83号电池电压已经达到4.16(设定最高充电电压值),平均电压只有3.92V。实际端电压只有431.2V,与充电端电压还差26.4V,若继续充电到电池端压为457.6V时,83号蓄电池充电电压可能会达到20V以上。第102页，共196页，2023年，2月20日，星期一第103页，共196页，2023年，2月20日，星期一

图2-40是一个电动汽车上蓄电池组充电过程的电压状况。从图中看到，该蓄电池组存在严重不均衡问题。图2-40蓄电池工作电压状况第104页，共196页，2023年，2月20日，星期一第2章2.4.1节所述的基于单体电池充电方法，第2章2.4.2节所述的基于端电压的充电方法,都不能满足成组锂离子蓄电池对充电的要求。第105页，共196页，2023年，2月20日，星期一

虽然阀控铅蓄电池采用基于端电压充电方法已经具有三十余年的历史。由于基本没有发生电池燃烧、爆炸等恶性事故的危险。本来应更长的使用寿命被缩短，已经被认为是正常状态。所以仍将基于端电压充电方法视为经典充电方法。第106页，共196页，2023年，2月20日，星期一

随锂离子蓄电池的快速发展，性能基本达到使用要求的单体电池串联组成蓄电池组后，安全性大幅下降，使用寿命大幅缩短，甚至发生电池燃烧、爆炸等恶性事故的问题，推动了锂离子等新型蓄电池充电方法的研究。第107页，共196页，2023年，2月20日，星期一

从二十世纪末开始，经过十年的发展，基本形成基于极端单体充电方法。并已正式列为由中国电子商会电源专业委员会主持指定的锂离子蓄电池电源系统行业基础标准送审稿推荐充电方法。第108页，共196页，2023年，2月20日，星期一极端单体电池的含义是：由若干只蓄电池串联组成的蓄电池组，在充电过程，充电电压最高、充电电流最大、温度最高的蓄电池单体，在放电过程中，放电电压最低、放电电流最大、温度最高的蓄电池单体，称为

极端单体蓄电池。第109页，共196页，2023年，2月20日，星期一在充电过程中，应保证所有单体蓄电池的充电电压、充电电流和温度不能超过允许值。只要极端单体电池不超过规定的值，则不会发生电池单体超过允许值的问题。

第110页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于极端单体电池可以用以下表达式描述：

第111页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于极端单体电池充电方法分为以下两种模式：（1）电压模式；（2）温控模式两种。第112页，共196页，2023年，2月20日，星期一

电压模式适用于图2-37所述蓄电池类，如阀控铅蓄电池组、锰酸锂蓄电池组、磷酸亚铁锂蓄电池组等。

第113页，共196页，2023年，2月20日，星期一电压模式按以下优先原则进行控制：最高优先级电池单体电压≤允许值充电电流≤允许值最高温度≤允许值最低优先级总成端电压≤允许值第114页，共196页，2023年，2月20日，星期一温控模式适用于图2-38所述蓄电池类，如金属氢化物-镍等镍基类蓄电池组。第115页，共196页，2023年，2月20日，星期一温控模式按以下优先原则进行控制：

最高优先级电池单体温升率≤允许值最高温度≤允许值单体电池电压≤允许值充电电流≤允许值最低优先级总成端电压≤允许值第116页，共196页，2023年，2月20日，星期一

温度和温升率的检测，存在很大延迟时间，难以满足实时控制的要求。镍系蓄电池的充电电压对温度很敏感，在充电基本完成后，温度上升率会明显增大，同时将出现明显的负电压增量。

第117页，共196页，2023年，2月20日，星期一

实际应用中，在充电前期，若温升过快，应减小充电电流。充电后期。在充电过程中，只要以检测蓄电池电压的负电压增量，在出现负电压增量的拐点时，立即停止充电。否则，将有发生温度失控的可能。

第118页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.4.4基于极端单体电池

充电设备第119页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于极端单体电池充电方法与基于端电压充电方法的区别在于：前者主要控制数据源来自蓄电池组端电压；后者来自于蓄电池组中极端单体电池电压。第120页，共196页，2023年，2月20日，星期一充电模式基本相同，都可分为：（1）恒压充电模式；（2）恒压限流流充电模式；（3）均衡充电模式（4）智能充电模式

第121页，共196页，2023年，2月20日，星期一

与基于端电压充电设备和基于单体电池充电设备比，除增加了与蓄电池系统连接的远程自动控制设备外，其余部分是基本相同的。

第122页，共196页，2023年，2月20日，星期一右图是可用于建立电动汽车公共充电站的CAMTC-GC系列100KW高频充电机充电设备，不仅能自动兼容锰酸锂蓄电池和磷酸亚铁锂蓄电池。还可兼容铅蓄电池、阀控铅蓄电池、金属氢化物-镍蓄电池的全自动充电。第123页，共196页，2023年，2月20日，星期一《锂离子蓄电池充电设备通用要求》（报批稿）中，规定了基于极端单体电池充电设备的三种类型。

第124页，共196页，2023年，2月20日，星期一

其中，通用型充电设备，可满足符合《锂离子蓄电池充电设备通用要求》（报批稿）规定的标准型、均衡型、基本型和I/O型蓄电池模块和总成的充电要求。

第125页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基本型充电设备，可满足符合《锂离子蓄电池充电设备通用要求》（报批稿）规定的基本型和I/O型蓄电池模块和总成的充电要求。第126页，共196页，2023年，2月20日，星期一

I/O型充电设备可满足符合《锂离子蓄电池充电设备通用要求》（报批稿）规定的I/O型蓄电池模块和总成的充电要求。第127页，共196页，2023年，2月20日，星期一

《锂离子蓄电池充电设备通用要求》（报批稿）中对该类充电设备的安全提出了具体的要求：（1）当蓄电池单体电池数据采样发生失调或失效时，充电设备应有能够防止发生单体电池充电电压超过最高允许充电电压的技术措施。第128页，共196页，2023年，2月20日，星期一（2）当单体电池电压监测电路发生故障时，充电设备应自动停止充电，并断开充电设备与蓄电池的连接。第129页，共196页，2023年，2月20日，星期一

（3）当充电设备没有与蓄电池模块或总成建立连接时，充电设备应被禁止启动充电。若必要时，必须通过操作专门的装置后，才能启动充电设备。第130页，共196页，2023年，2月20日，星期一（4）当充电设备与蓄电池模块或总成建立连接后，操作人员通过充电设备本地人机交互设备或充电机(站)监控设备进行充电参数修改时，可修改的项目和范围应受到严格限制。充电电流和充电电压只允许在小于或等于蓄电池模块和总成允许充电电流和充电电压范围内。第131页，共196页，2023年，2月20日，星期一（5）在正常情况下，充电设备应自动处于必须与蓄电池模块或总成建立连接，并组成基于极端单体电池充电状态。仅通过操作特殊的设备，才允许充电设备处于常规基于端电压的充电状态。第132页，共196页，2023年，2月20日，星期一（6）当充电设备处于基于极端单体电池充电状态时，若不能与蓄电池模块或总成建立正常连接，启动充电设备的充电操作被禁止，并发出报警信息。第133页，共196页，2023年，2月20日，星期一（7）当充电设备处于基于端电压的常规充电模式下，而与必须采用基于极端单体电池充电模式的锂离子蓄电池连接时，启动充电设备的充电操作被禁止，并发出报警信息。第134页，共196页，2023年，2月20日，星期一（8）充电设备应安装一个紧急停机设备，必要时通过操作紧急停机设备，可以立即停止充电，并断开充电设备与输入电源和蓄电池的连接。接口和通讯协议等将在后面几章中介绍。第135页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.5蓄电池放电控制技术第136页，共196页，2023年，2月20日，星期一

蓄电池的性能和使用寿命，与放电过程是否符合蓄电池的性能要求密切相关。放电方法和放电控制技术，是蓄电池成组应用技术和系统集成技术研究的重要内容。第137页，共196页，2023年，2月20日，星期一

各种不同体系的蓄电池，对放电有不同的要求。第138页，共196页，2023年，2月20日，星期一

铅酸体系的蓄电池放电深度与寿命的关系如表2-9和表2-10，一般要求放电深度应限制在80%之内。若放电深度过深，会严重影响使用寿命。第139页，共196页，2023年，2月20日，星期一放电电流大小，对铅蓄电池使用寿命影响很大，放电电流与实际可用容量的关系如表2-3。表2-3放电电流大小对容量的影响第140页，共196页，2023年，2月20日，星期一锂离子蓄电池虽然功率密度比阀控铅蓄电池大很多。但仍然不允许大电流放电（其教授已经详细介绍了）。

从防止温度升高和温度失控方面考虑，一般以1I3为宜。第141页，共196页，2023年，2月20日，星期一

锂离子蓄电池和铅蓄电池放电电流与容量的关系如图2-43和表2-11第142页，共196页，2023年，2月20日，星期一图2-43铅蓄电池和锂离子蓄电池在不同放电电流下的容量第143页，共196页，2023年，2月20日，星期一表2-11蓄电池放电电流与容量的关系第144页，共196页，2023年，2月20日，星期一

锂离子蓄电池若发生过放电，对电池的伤害远大于铅酸体系蓄电池。

锂离子蓄电池对过放电的要求比铅蓄电池严格得多。若发生严重过放电，将造成蓄电池失效第145页，共196页，2023年，2月20日，星期一金属氢化物-镍蓄电池完全放电与完全充电，是保证使用寿命不缩短的基本要求。但也必须防止由于蓄电池的过度放电造成反极性对蓄电池造成的伤害。第146页，共196页，2023年，2月20日，星期一放电控制方法可分为两类：（1）基于端电压放电控制方法；（2）基于极端单体电池放电方法。第147页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.5.1基于极端单体电池放电控制方法第148页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于单体电池放电控制方法是蓄电池容量试验等典型方法。这种放电控制方法如图2-44,

图2-44基于极端单体电池放电方法第149页，共196页，2023年，2月20日，星期一以恒流方式进行放电,当蓄电池组中，电压最低的蓄电池单体放电电压等于或低于放电最低允许电压时(1点),即停止放电。这种放电方式在蓄电池实验中得到广泛应用。第150页，共196页，2023年，2月20日，星期一这种放电方法的缺点是：在放电过程中必须不断检测所有蓄电池的单体电池电压。在没有单体电池电压检测的电池组中，难以实现自动控制。一般只用于电池组试验或维护性的放电。在没有自动控制的电源系统蓄电池组中不能采用。第151页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.5.2基于端电压放电控制方法第152页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于端电压放电控制方法分两种：（1）恒流放电方法；（2）恒流限压放电方法。

第153页，共196页，2023年，2月20日，星期一恒流放电方法如图2-44。即以恒流进行放电,当蓄电池组的电压下降到放电允许最低电压时，停止放电。

图2-44恒流放电方法第154页，共196页，2023年，2月20日，星期一

与基于极端单体电池放电控制方法的区别在于：用于控制的放电电压是来自蓄电池组的端电压，其值等于单体电池允许最低放电电压与串联蓄电池个数的乘积。第155页，共196页，2023年，2月20日，星期一

由于铅蓄电池和阀控铅蓄电池最大放电深度应小于或等于80%，即放电终结后还应有20%的剩余电量。第156页，共196页，2023年，2月20日，星期一若蓄电池组中所有蓄电池的质量都在规定的标准之内，一致性符合要求，采用蓄电池组端电压放电控制方式，即是会出现部分电池放电深度低于80%，也基本不会发生个完全放电或反极性的问题。第157页，共196页，2023年，2月20日，星期一

若蓄电池组的个别电池质量达不到规定质量，即一致性不能达到规定要求，采用基于端电压放电控制方法不能防止发生个别电池过放电的问题。第158页，共196页，2023年，2月20日，星期一

另一种是恒流限压放电控制方法是恒压限流放电方法（如图2-45）。

图2-45恒压限流放电控制方法第159页，共196页，2023年，2月20日，星期一恒流限压放电方法是：先以恒流方式进行放电，当蓄电池组端电压下降到最低允许放电电压时，即转变为恒压方式进行放电。当放电电流下降到规定的最小放电电流时（2点）停止放电。

第160页，共196页，2023年，2月20日，星期一

这种放电方法应用很普遍。其缺点是：若蓄电池组的一致性不能达到要求，有可能发生单体电池过放电。第161页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于端电压的恒流限压放电控制方法，只能适用于蓄电池组一致性符合要求，不可能发生单体电池过放电的铅蓄电池，阀控铅蓄电池等蓄电池。对于需要防止发生单体电池过放电的蓄电池，不能使用这种放电控制方法。第162页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.5.3基于极端单体电池放电控制方法第163页，共196页，2023年，2月20日，星期一对于不允许发生单体电池过放电的蓄电池（如锂离子蓄电池），或可能发生单体电池过放电的蓄电池组，应采用基于极端单体电池放电控制方法。第164页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于极端单体电池放电方法可分：（1）恒流放电控制方法；（2）恒流限压放电控制方法。第165页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于极端单体电池放电方法与基于端电压放电方法不同的是：蓄电池电压都是指蓄电池组中的极端单体蓄电池的电压。即蓄电池组中只要有一只蓄电池放电电压等于或低于最低允许放电电压，即应立即停止放电。第166页，共196页，2023年，2月20日，星期一基于极端单体电池放电方法控制电路如图2-46。与基于端电压放电控制方法比，仅增加了由蓄电池系统放电控制电路控制的远程自动控制设备。第167页，共196页，2023年，2月20日，星期一

《锂离子蓄电池总成通用要》（报批稿）中对用电设备的控制提出了具体要求：与锂离子蓄电池连接的用电设备，应符合以下要求：（1）有与蓄电池模块和总成连接的控制电路接口和通讯接口，并符合《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》的规定。第168页，共196页，2023年，2月20日，星期一

（2）有防止发生单体电池放电电压低于允许值，放电电流和电池模块内工作温度超过允许值的技术措施。（3）电池的一致性处于任意状态时，不应发生单体电池放电电压低于规定值，导致使用寿命缩短或安全性下降等问题。第169页，共196页，2023年，2月20日，星期一（4）当蓄电池电压等于最低允许值时，应自动限制放电电流，使最低单体电池电压等于或高于最低允许值。（5）当采用数字控制的放电设备时，必须有防止因单体电池电压检测失调或失效造成单体电池充电电压低于允许值的技术措施。第170页，共196页，2023年，2月20日，星期一（6）当采用数字控制的放电设备时，必须有防止因单体电池电压检测失调或失效造成单体电池充电电压低于允许值的技术措施。（7）放电设备与蓄电池模块或总成之间应有电路断开设备，必要时，蓄电池模块和总成能应通过接口电路控制电路断开设备，立即切断蓄电池与放电设备的连接。第171页，共196页，2023年，2月20日，星期一用电设备的电路接口和接口协议及通讯接口和通讯协议应符合《锂离子蓄电池总成接口和通讯协议》（报批稿）的规定。

第172页，共196页，2023年，2月20日，星期一

基于极端单体蓄电池放电方法，是锂离子蓄电池、金属氢化物-镍蓄电池必须采用的放电控制方法。阀空铅蓄电池也应采用这种放电方法。

第173页，共196页，2023年，2月20日，星期一

2.6蓄电池的运行模式第174页，共196页，2023年，2月20日，星期一蓄电池运行运行模式根据需要，一般可分为：（1）循环充放电运行模式；（2）连续浮充电运行模式；（3）非连续浮充电运行模式。第175页，共196页，2023年，2月20日，星期一2.6.4.1循环充放运行模式第176页，共196页，2023年，2月20日，星期一循环充放电运行模式主要用于：（1）便携式储能设备，如移动电话、仪器仪表、移动电源等补充充电放电（2）移动储能设备，如电动自行车、电动车、电动叉车、电动游船、电动汽车、移动电源等。（3）固定储能设备，如移峰填谷的兆瓦级储能电站、孤到岛电站、互为备份的船用直流电源等。第177页，共196页，2023年，2月20日，星期一

循环充放电运行制度的特点是：用较大的充电电流（一般为为接近可接受充电电流）和较高的充电电压（一般采用蓄电