动力锂电池系统集成关键技术和产品研究

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1、第八柚中国国际电源产业发展高峰论坛暨2008动力锂电池技术及产业发展国际论坛InternationalForumsofPowerSupplyTechnology&industrydevelopmentofpowerLi+battery动力锂电池系统集成关键技术和产品研究肖亚玲郝永超钱良国(机械科学研究总院北京2008)摘要：动力锂电池产业发展已经进入产业化建设和规模化推广应用阶段。动力锂电池系统集成关键技术和产品研究，是本阶段的重要课题。本文介绍了基于极端单体电池成组应用技术的动力锂电池系统集成关键技术、关键零部件和产品研究的最新进展。关键

2、词：动力锂电池系统集成极端单体The1atestresearchofLi+batterysystemintegrationtechnology&equipmentsm0Y珂ingHA0YongchaoQIANLiangguo(ChinaAcademyofMachineryScience&TechnologyBeijing2008)Abstract：ThedevelopmentofpowerLi+baReryhasalreadyst印协theindustryconstructionandlarge-scaleappticationstagea

3、ndtheintegrationtechnologyandproductsresearchof“+batterysystemarethekeypointofthisstage．nispaperintroducesthelatestprogressofthekeytechnology，keycomponentsandproductsofthesystemintegrationbasedon“extremecell’’controltechnologyofLi+battery．Keywords：Li+batterysystemintegrati

4、onextremecell0前言在国家科技项目重点支持和市场的双重推动下，新型锂离子动力电池在关键技术、关键材料和产品研究上都取得了重大进展。单体动力锂电池的性能已基本能够满足使用要求。虽然动力锂电池采购成本仍高于铅酸电池，但从全生命周期内的综合经济性考虑，其成本已经远远低于铅酸电池。动力锂电池产业已经进入产业化建设和规模化推广应用的历史新阶段。由于前一阶段动力锂电池发展的重点集中在关键技术、关键材料和产晶开发上，动力锂电池成组应用技术并未得到相应的重视，致使动力锂电池系统集成关键技术、关键零部件和产品研究严重滞后于电池技术的发展。当前大多

5、仍将只能适用于铅酸等非密封富液电池的技术和设备用于动力锂电池，从而导致部分电池单俸在充放电过程中发生过充电、过放电、过流和超温问等问题，使电池受到严重伤害，电池安全性大幅下降，使用寿命大幅缩短，甚至电池燃烧、爆炸等恶性事故时有发生。适应动力锂电池特点的成组应用技术和设备，是有效解决成组动力锂电池安全性下降和寿命缩短问题的有效途径。当前动力锂电池产业已经进入产业化建设和规模化推广应用的历史新阶段。动力锂电池成组技术和成组应用技术和设备，是保障动力电池组安全运行的重要支撑条件。动力锂电池系统主要包括电池总成、充电系统、用电系统和维护管理系统。1

6、．研究背景伴随现代电力电子技术和控制技术的飞速发展，充电技术经历了两阶段恒流充电_多阶段恒流充电_÷恒压充电叶恒压限流充电几个发展阶段。充电设备也经历了真空管整流器和汞第八届中国国际也源产业发展高峰论坛暨2008动力锂电池技术及产业发展国际论坛InternationalForumsofPowerSupplyTechnology＆industrydevelopmentofpowerLi+battery弧整流器一硒整流器_硅整流器一硅可控整流器一高频开关电源充电机几个阶段。由于数字控制技术和计算机，特别是嵌入式微控制器技术的飞速发展，充电设备控

7、制技术得到了快速发展，充电设备从手动调整迅速发展到高智能化的全自动充电设备。动力锂电池是与传统铅酸电池完全不同的另类电池，对充电和放电都有比铅酸蓄电池严格得多的要求：根据美国U～SAPopypore理事会主席张正铭博士研究结果，锰酸锂电池充电电压应限制在4．225V一4．250V之内，若超过0．085V，即可对电池造成伤害。过度的过充电、过放电、超温和过流，将导致动力锂电池使用寿命大幅缩短，甚至发生燃烧、爆炸等恶性事故。当前，国内外动力电池广泛采用基于S．O．C的安全管理技术，希望通过基于荷电状态(即S．O．C)的估计，确定最佳的充电电流和

8、放电电流，以达到电池组不发生过充电的目的。为了防止发生过充电应满足：Ⅵ瞻+I-RoS允许充电电压(1)为了防止发生过放电应满足：VBE．I-Ro≥允许充电电压(2)式中：VB昱：