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前一阶段动力锂电池工作关注的重点是关键 技术、关键材料和产品研究。动力锂电池的成组技 术，成组充电、放电和维护管理等应用技术没有得 到应有的重视，致使动力锂电池的充电、放电和维 护管理技术及设备研究严重滞后于电池技术的发 展。当前仍普遍采用的是不能适应动力锂电池特点 的非密封类普通富液铅酸电池所应用的技术和设 备。错误地将因成组应用技术落后而造成的过充 电、过放电、超温和过流问题引起的成组电池寿命 下降、燃烧、炸裂等问题转嫁到电池本身。“动力锂 电池容易燃烧、爆炸”等错误舆论已经严重制约其 推广应用和产业发展。

 

铅酸电池的电动势和开路电压是电解液 私503的函数。

 

式中E——电动势 /——电流 R——电池内阻 图1是一组标称电压为12 V的电动汽车用铅酸 电池总成(72只电池)充电过程中的状态：其中39 只(占54.2%)电池超过平均电压，30只(占43.8%) 电池低于平均电压。只有3只(占4.2%)电池等于平 均电压。

 

严重的过充电虽对电池造成了严重伤害，但 无燃烧、炸裂等恶性事故发生之虑，已经被公认为 “正常”。

图i铅酸动力蓄电池充电过程中单体电压状态

 

图2是一个由103只电池串联组成的动力锂电 池组充电过程的状态。其中，高于平均电压的有38 只单体电池(占36.9%),低于平均电压的有50只单 体电池(占48.5%),只有15只电池单体等于平均电 压(占14.6%)»若仍采用传统(基于电池组端电压控 制)的充电技术，该电池组有36.9%以上的电池将发 生过充电。对于锂离子、镍氢动力电池，过充电会 严重伤害电池，甚至可能发生燃烧、炸裂等严重问 题；对于阀控密封铅酸电池，将造成严重失水和电 化学腐蚀，致使电池寿命严重下降。

 

当前普遍关注的动力锂电池的安全问题，主要 原因是由于仍采用不能适应动力锂电池的，基于端 电压的恒压、恒压限流、恒流和多阶段恒流充电控 制技术和设备，造成充电过程中部分电池发生严重 过充电、过放电、超温和过流问题所致。

 

锂离子等动力电池的不均衡性是绝对的，均衡 性是相对的和有时域性的。若电池不均衡性带来的 成组电池安全问题不能得到有效解决，那么动力锂 电池的推广应用和产业化是不可能的。当前解决成 组动力电池安全问题的主要技术路线如下。

 

2.1基于荷电状态(SOC)的技术

 

鉴于传统充电技术(恒压、恒压限流、恒流和分 阶段恒流)存在部分电池过充电和过放电问题严重

 

威胁电池安全运行。当前普遍推崇基于荷电状态安 全管理技术。

 

动力锂电池的充电端电压C4可简述为 Ue=E + bR

 

动力锂电池的放电端电压％可简述为 U?=E-I-R

 

提出基于荷电状态电池管理技术主要是基于 以下假想：根据电池的荷电状态确定最佳的充电和 放电电流0),使单体电池充电过程中端电压(认)不 超过允许值，放电过程中端电压(t/F)不低于允许值, 从而达到安全使用电池的目的。

 

上述假设忽略了一个重要的问题：影响电池端 电压的主要因素是充放电电流与内阻。电池允许 充电电流和放电电流主要受电池内阻的约束，而 电池内阻与容量或能量并无明确的函数关系。同样 荷电状态的电池，由于内阻的差异，实际允许最大 充电电流和放电电流相差也很大。依据电池荷电状 态，确定充电和放电电流是不具有一般性和通用 性的。

 

当前SOC估计的方法繁多，如AH计量法、能 量守恒法、开路电压法、负载电压法、直流内阻法， 阻抗频谱法等，即使是复杂的人工神经网络和卡尔 曼滤波法，也只能适应近似的电池，使用前也需要 对近似电池进行学习训练。而电池的状态是动态变 化，不可预计的。

 

电池端电压、内阻、温度等能够测量到的表征 参数与荷电状态并无明确的函数关系，即使是基于 特定电池，在大量试验的基础上建立的相对较准确 的SOC估计数学模型也只能适应特定电池的特定 时间段，不具备一般性和通用性。对于内阻小，功 率密度大，输出电压曲线十分平坦的高性能锂电池， 即使对于特定电池的特定时间内，也难以确定电池 电压、温度、内阻等可获得参数与荷电状态的函数 关系。荷电状态估计技术缺乏获得成功的理论支撑。 荷电状态估计技术作为一种探索性学术研究是无可 非议的，以产业化为基本目标的动力锂电池系统关 键技术和产品研究寄希望于SOC估计技术上就值 得商榷了。

 

2.2对电池提出过高的均衡性要求

 

电池的一致性是相对的，有时域性的，即只能 在特定条件下的一段时间内实现一定程度的均衡 性。电池的不一致性仍是绝对的。从推动和促进动 力锂电池产业发展角度出发，不断提髙包括均衡性 的技术要求是必要的，但若期望对动力电池提出更 严格的均衡性要求，缓解SOC管理技术无法实现对 电池均衡性差的适应特性，以防止发生过充电、过

放电和过流问题是值得商榷。提出更高电池的一致 性要求，不仅不能有效解决电池组的安全问题，反 而会加大生产成本，大幅降低成品率，对产业发展 造成负面影响。

 

23自动均衡技术

 

自动均衡装置对于经常处于浮充状态的电池 组具有良好的均衡作用，是应对电池组不均衡性的 有效技术措施。但对电动汽车而言，从实际效果、 可接受功率、成本、体积等综合评估是不能采 用的。

 

2.4研究和建立锂离子等新型动力电池应用技术

 

支撑体系

 

动力锂电池是与普通铅酸动力电池完全不同 的另类电池。普通铅酸动力电池的应用技术支撑体 系(充电、放电和维护管理技术和设备)不能适应锂 离子等新型动力电池。研究和建立适应锂离子等新 型动力电池特点的新一代应用技术支撑体系，是推 进和实现动力锂电池产业发展的必要条件。若不能 有效解决动力锂电池成组应用技术支撑体系严重滞 后的问题，将严重迟滞动力锂电池的推广应用和产 业发展。

 

3动力锂电池新型充放电技术研究的 最新进展

 

当前，动力锂电池采用的仍是只能适应普通铅 酸动力电池的基于电池组端电压的传统充放电技术 和设备。甚至还有将落后的分阶段恒流充电技术和 设备用于动力锂电池，致使电池组使用寿命大幅缩 短，甚至发生电池组燃烧、爆炸等恶性事故。值得 注意的是，当前普遍将由于对成组应用技术落后造 成的问题，错误地认为是“动力锂电池本身存在严 重安全问题”，已经对动力锂电池及电动汽车等 相关产业发展产生严重负面影响。

 

基于电池组端电压充电控制技术控制方法的 简化方程如下。