锂电池调研报告

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1、动力锂电池充放电控制策略调研报告动力锂电池充放电控制策略调研报告16动力锂电池充放电控制策略调研报告目录1.动力锂离子电池22.动力锂离子电池充放电策略32.1锂电池充放电特性32.2锂电池充电控制策略42.2.1恒流恒压充电42.2.2模糊控制充电52.2.3锁相充电法72.2.4灰度预测充电92.2.5正弦-恒流充电102.2.6分阶段恒流充电11参考文献1316动力锂电池充放电控制策略调研报告1.动力锂离子电池锂离子电池（下面简称锂电池）是1990年日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池，是目前世界上最新一代的充电电池。随着成本的急剧下降和性能的大幅度提高，锂电池的生产和应用已得到

2、迅速发展。根据正极材料的不同，锂电池单体（cell）的标称电压从3.2V到3.7V，能量密度从100mAh/g到140mAh/g不等。严格来说，动力锂电池是指容量在3Ah以上的锂离子电池。目前则泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池。通过对锂电池单体进行串并联，可满足各种应用场合对电压和容量的不同的要求。相较于传统的充电电池（镍氢电池、铅酸电池等），锂电池作为动力电池具有显著的优势：(1)高能量密度(高比能量)：锂电池的比能量已能达1500Wh/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。同等容量要求下，能够减轻电池系统的重量。(2)工作电压高：一个锂电池单体的工作电压

3、可达到3.7V，是镍镉或镍氢电池的3倍。同等电压要求下，能够减少串联单体的数目。(3)循环寿命长：在正常条件下，锂电池的循环次数可超过500次，磷酸亚铁锂电池可达到2000次。(4)可快速充放电：1C充电30分钟可达到标称容量（StateofCharge,SOC）的80%以上，磷酸亚铁锂电池可以在10分钟内充电到90%SOC。这使得锂电池电动汽车能够实现快充，更加方便。(5)工作温度范围宽：工作温度为-25~45℃，随着电解液和正极的改进，有希望能扩宽到-40~70℃。这使得锂电池系统能适应各种环境。除此之外，锂电池还具有无污染、无记忆效应、自放电率低和可塑性强等优点。但锂电池也存在以下缺

4、点：(1)成本高：主要是正极材料价格较高。(2)不能耐受过充、过放，温度过高时还会有爆炸危险。必须有特殊的保护电路以防止过充。尤其是多个单体串联成电池组（pack）时，由于单体的特性不一致造成的不均衡，会导致某些单体过充而另外一些充不满，为保护电池需要加均衡电路或在充电策略上做改进。这些都增加了充电的成本。16动力锂电池充放电控制策略调研报告2.动力锂离子电池充放电策略2.1锂电池充放电特性锂电池对于充放电电压、电流和温度都有着较高的要求。（1）充放电电压锂电池对充电终止电压的精度要求很高（3.7V单体的充电终止电压为4.2V），一般误差不能超过额定值的1%。充电终止电压过高，会缩短锂电池

5、的寿命。在4.2V附近时，1%的充电终止电压误差将会导致寿命变化1/3，容量变化8%[1]。过高的充电终止电压虽然可使容量增加，但对寿命的影响很大。若造成过充，还会对电池造成永久性损害。充电终止电压过低，又会使电池充电不完全，电池的可使用时间变短。因此，为保护电池寿命，可以考虑提高对充电终止电压精度的要求。锂电池也存在放电终止电压（3.7V单体的放电终止电压为3V）。对于过放的锂电池，在充电前需要进行预处理，激活电池内部被过放的单元，之后再按一般模式充电。（2）充放电电流锂电池的充电率(充电电流)应根据电池生产厂商的建议选用。虽然某些电池的充电率可达2C，但常用的充电率为0.25C~1C。

6、这是由于充电过程中，电能无法100%转换为化学能，有一部分会转换成热能使电池温度升高。大电流充电时产热严重，降低了充电效率，还会有爆炸的危险。另外，若一直采用恒流充电，虽然可以在一定程度上缩短充电时间，但很难保证电池充满，如果对充电结束控制不当还会造成过充。与充电类似，锂电池大电流放电也会产热严重，使电池的放电容量降低。与充电不同的是，锂电池对于放电的耐受比充电要强，很多锂电池是充坏的，而放坏的则很少。锂电池最大的放电率可达2C~3C，对于电动汽车瞬时加速等应用是非常有利的。（3）充放电温度锂电池的充电温度一般被限制在0~60℃范围内。不同的温度下，锂电池的可接受的充电电流是不同的[2]：

7、温度低于0度时，电池的活性较差，内阻较高，可接受充电电流的能力弱，不适宜充电[3]；0~10℃，应以较小的电流充电；在10~20℃，电池的活性增强，可以以较大电流充电；20~50℃是电池工作的较好温度范围，因此可以以大电流充电；16动力锂电池充放电控制策略调研报告温度再往上升时，电池充电比较危险，并且电池在高温的情况下容量衰减较快，所以也不适宜充电[4]。锂电池的放电温度为-25~45℃并有望拓宽。与充电类似，温度过低或