《储能电源系统》PPT课件.ppt

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1、2010-10,全国信息专业技术人才知识更新工程培训蓄电池储能电源系统,第五讲,新型蓄电池储能电源系统,要 点 本讲将重点讨论蓄电池储能电源系统的组成；蓄电池管理系统的基本功能、组成和充电和放电系统；和铅酸体系、锂离子和金属氢化物-镍蓄电池储能电源系统对充电设备的要求。,锂离子等新型蓄电池越来越引起产业界和用户的关注。锂离子等新型蓄电池已经成为支撑智能电网、风能发电、光伏发电，节能与新能源汽车等低碳产业的发展的技术关键。,在节能与新能源产业的驱动下，我国锂离子等新型蓄电池产业得到快速发展；其中大容量能量型锂离子蓄电池产业发展，已经处于国际领先地位。,当前，大容量锂离子蓄电池的性能已经基本能够满

2、足设计要求；虽然制造成本仍高于阀控铅蓄电池，但从全生命周期内经济性考虑，锂离子蓄电池已经显著优于阀控铅蓄电池。,从单体蓄电池的性能、经济性和产业化基础考虑，大容量能量型锂离子蓄电池规模化推广应用和产业化的条件已经基本成熟。,锂离子等新型蓄电池对过充电、过放电、过电流、超温等十分敏感。充电和放电过程中，若发生单体电池过充电、过放电、过流和超温，将造成使用寿命缩短，甚至发生蓄电池燃烧、爆炸等恶性事故。锂离子等新型蓄电池，对成组应用技术提出了全新的要求。,当前，锂离子等新型蓄电池成组应用技术、系统集成技术和蓄电池储能电源系统研究严重滞后于锂离子等新型蓄电池产业的发展。,蓄电池成组后，安全性大幅下降、

3、使用寿命大幅缩短，甚至发生电池燃烧爆炸等恶性事故。蓄电池成组应用技术，仍是制约蓄电池储能电源系统、节能与新能源汽车等产业的首要技术瓶颈。,新型蓄电池成组应用技术和蓄电池储能电源系统研究及产业发展，已经成为低碳产业竞争的热点和焦点。,掌握了锂离子等新型蓄电池电源系统技术和产业主动权，就掌握了节能与新能源产业的主导权。,蓄电池储能电源系统，是涉及蓄电池、电力电子、自动控制、计算技术、现场通讯等多个高新技术的技术密集型系统工程。,衡量储能电源系统技术成熟的主要指标是：储能电源系统中的蓄电池不会发生：过充电、过放电、过电流、无超温。,3.1 蓄电池储能电源系统的组成,手持电子设备锂离子蓄电池储能电源系

4、统,图3-1 蓄电池储能电源系统的组成,蓄电池储能电源系统，主要由蓄电池监测系统、蓄电池系统和充电设备中的充电控制系统、蓄电池系统和放电设备中的放电控制系统，组成了蓄电池管理系统。,3.2 蓄电池管理系统（BMS）,蓄电池管理系统（BMS）是储能蓄电池电源系统的技术核心和关键。蓄电池管理系统是国内外在储能蓄电池电源系统产业竟争的焦点。,从“十五”计划开始，我国即开展了以电动汽车储能蓄电池电源系统用蓄电池管理系统为重点的关键技术和产品研究，并取得了重要进展。其中一些技术研究成果已经处于国际先进或领先水平。,但这些技术都分散掌握在科研院所、大专院校和高技术企业手中。在市场环境下，企业间的经济利益、

5、技术利益和知识产权，对企业间的合作形成了难以克服的障碍。,技术路线、技术方案和产品性能各不相同。总体情况看，BMS的研究仍处于无序和混乱的状态。因BMS技术仍与规模化推广应用存在较大差距，锂离子等新型蓄电池储能电源系统距规模化推广应用和产业化仍有较大差距。,BMS研究存在的主要问题是：1、目的和目标认识不一 BMS的基本目的是：根据蓄电池对充放电的基本要求，对充电和放电进行有效管理，保证蓄电池组安全、高效运行。,BMS的基本目标是：保证蓄电池在充电和放电过程中，不发生单体蓄电池：过充电、过放电、过电流 和超温。,当前：大多数BMS并不具备充电管理和放电管理功能，重点集中在电压、电流、温度采样和

6、荷电状态估计方面。对BMS的基本目标和目的认识，仍处于混乱状态。,2、混淆“单体蓄电池”和“蓄电池组”概念问题突出；混淆了“蓄电池应用技术”和“蓄电池成组应用技术”“单体蓄电池”和“蓄电池组”是完全不同的两个概念。,单体蓄电池 特指安装在一个机械容器内的正极、负极和电解质的组合。其显著特征是正负电极在同一电解质内。其电气特性表现为唯一性。蓄电池应用技术研究研究内容主要是：单体蓄电池充电特性和充电方法、放电特性和放电方法、失效机理和防止失效的方法等研究。,蓄电池组 特指“由电路相联的若干个锂离子蓄电池单体的组合”。其特点是：（1）由电路连接的正负电极，不在同一电解质内。（2）各单体蓄电池的电气特

7、性具有不同的特性。,蓄电池成组应用技术研究的主要内容是：满足组成蓄电池组的单体蓄电池应用技术要求的方法和技术措施。,3、对蓄电池管理系统定义混乱,蓄电池管理系统的定义，直接关系到其功能要求、技术要求和技术指标及总体技术方案。对定义的不同理解，必然会导致功能要求、技术要求和技术指标和总体技术方案的差异。正确定义蓄电池管理系统的定义，是蓄电池管理系统研究必须解决的重大问题。,美国电动运输协会试验规程ETA-HTP012 2001电动汽车车载电池能源管理系统中对蓄电池管理系统性能规定的描述如下：,5 电池能量管理系统（BEMS）性能检测 车辆应装备电池管理系统（BMS）。该系统能控制动力电池包和模块

8、的电压，温度和充电状态。而且，BMS能自动限制电池的放电不会低于预定的最低值。充电系统应包括维持电池包中所有模块在每个充电-放电循环中温度相同并在允许的温度范围内的装置。,上述文件中明确蓄电池管理系统（BMS）应具有充电电压、温度、充电状态和防止电池过放电的控制性能。上述表述明确了蓄电池管理系统的基本功能是充电和放电管理。,根据蓄电池管理系统的基本目的和目标，蓄电池管理系统特指：安装在蓄电池模块、蓄电池总成和充电设备、放电设备内，用于组成蓄电池充电管理和放电管理的电路集合。其中主要包括充电控制电路、放电控制电路和蓄电池状态监测电路等。,充电设备,放电设备,电压监测,电流监测,通讯接口,蓄电池,

9、便携式电子设备的蓄电池储能电源系统和蓄电池管理系统,GB/T 19596-2004 电动汽车术语关于蓄电池管理系统定义如下：“3.3.2.1.4 蓄电池管理系统 battery management system”“可以控制蓄电池输入和输出功率，监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态），为蓄电池提供通讯接口的系统”,GB/T 19596与ETA-HTP012 在蓄电池管理系统定义上存在实质的差别在于：ETA-HTP012ZH中的描述是：“能控制动力电池包和模块的电压，温度和充电状态。而且，BMS能自动限制电池的放电不会低于预定的最低值”。GB/T 19596的描述是：“可以控制蓄电池输入和输出

10、功率，监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态），为蓄电池提供通讯接口的系统”,当前“蓄电池管理系统”，仅为蓄电池管理系统中的蓄电池状态监测电路。上述定义上的差别，是造成当前将“监视蓄电池的状态（温度、电压、荷电状态）”的装置定义为管理系统的主要原因。,4、过度强调荷电状态（SOC）的作用 当前，蓄电池管理系统的研究的技术重点都集中在荷电状态（SOC）估计技术上。,一些研究人员认为：蓄电池允许充放电电流与SOC相关。只要准确估计到蓄电池的SOC值，就可以计算出最优充电电流和放电电流值。就可以防止发生蓄电池的过充电、过放电、超温和过流。将防止蓄电池过充电、过放电、过电流的希望都寄托在准确的荷电状态

11、（SOC）估计。,在基于端电压的成组应用技术条件下，基于SOC能量管理技术一度在铅蓄电池管理方面发挥过一定的作用。,铅蓄电池的开路电压与电解液的密度和荷电状态符合简单的线性关系，可以比较准确测量出SOC。,在铅酸蓄电池使用维护过程中，一直以电解液密度变化0.04,荷电状态变化25%；开路电压上升或下降0.04V，蓄电池荷电状态变化25%；作为判断蓄电池贺电状态的依据。,铅蓄电池具有良好的自动均衡特性，充电电流无需十分精确。由于技术的局限，和阀控铅蓄电池有：较大残存荷电；过放电对电池伤害程度；过放电的可恢复性；采用基于端电压的情况下，采用基于容量的 SOC 进行能量管理，是基本可用得权宜之计。,

12、锂离子蓄电池基本没有自动均衡性能，要求精确控制充电电流。要求完全放电；过放电对电池会造成严重伤害；一些电池过放电将造成容量丧失；采用基于端电压的情况下，采用基于容量的 SOC 不能防止过充电、过放电和过电流。,正常的锂离子蓄电池组；不均衡性主要标准在极端单体蓄电池的充放电后期。,锂离子蓄电池的电压与荷电状态不具备图3-3的特性。根据蓄电池电压、难以准确估计蓄电池的SOC。锂离子蓄电池不具备铅蓄电池的自动均衡特性，对充电电流的准确度要求很高，否则，将造成过充电、过放电，对蓄电池造成严重伤害。,从蓄电池充放电管理需求考虑，关键是可靠性，过高的采样精度要求，除增加成本外，对提高蓄电池充放电管理的质量

13、没有实质作用。当前，过度强调荷电状态（SOC）估计的作用，过度强调电压采样、温度采样和电流采样的高精度，是没有正确定位 BMS 的功能和目标，将重点放在蓄电池监测方面，对BMS的基本功能充电和放电管理忽略所致。,蓄电池，特别是高功率型蓄电池的内阻与蓄电池的荷电状态没有明确的关系。相同荷电状态，而不同厂牌，同一厂牌蓄电池的不同技术状态，内阻相差悬殊，允许最大充电电流和放电电流差别很大。,依据荷电状态进行能量管理，只能适用于特定蓄电池的特定时间内，不具有一般性荷普遍性。不可能建立具有一般性和普遍适用性的基于荷电状态的数学模型。,蓄电池管理目的,蓄电池管理系统的基本目的是：通过对蓄电池组充电过程和放

14、电过程进行有效管理，以防止蓄电池在充放电过程中超过允许工作，保证蓄电池安全、高效、经济运行。,3.2.2 蓄电池管理的目标,蓄电池管理系统的目标是：确保蓄电池在充电过程中不发生:过充电、过放电、过电流 超温。,3.2.3 管理系统的组成,为了实现上述管理目标，蓄电池管理系统的组成如图3-5。,充电控制电路包括：蓄电池系统中的充电控制电路，和充电设备内与蓄电池系统充电控制电路连接的充电控制电路。,主要功能是：在蓄电池监控电路的支撑下，依据蓄电池组所有蓄电池的实际状态，对充电过程进行实时控制，以防止在充电过程中蓄电池发生过充电、过电流和超温。,放电控制电路包括：蓄电池系统中的充电控制电路，和充电设

15、备内与蓄电池系统充电控制电路连接的充电控制电路。,主要功能是：在蓄电池监控电路的支撑下，依据蓄电池组所有蓄电池的实际状态，对放电过程进行实施控制，以防止在放电过程中蓄电池发生过充电、过电流和超温。,蓄电池监测电路：是蓄电池管理系统的控制决策用信息支撑。,在一个蓄电池储能电源系统中，蓄电池管理系统是抽象地存在于蓄电池储能电源中，难以准确划分。因为，组成蓄电池管理系统的电路分散在蓄电池模块和蓄电池，用电设备和充电设备中，不能形成独立的产品。,锂离子蓄电池总成通用要求（报批稿）规定了四种配置的蓄电池管理系统：（1）标准配置；（2）均衡配置；（3）基本配置；（4）I/O配置。,标准配置蓄电池管理系统：

16、配置有互为安全冗余的数字蓄系统和模拟系统。数字系统包括：单体电池、电池组端电压，充放电电流和温度数字采样和数字数据交换系统。数锯传输采用CAN通讯。,模拟系统包括：单体蓄电池电压监测电路、充电和放电控制电路、充电控制导引电路组成。两套电路是完全独立工作，组成了可靠性很高的冗余系统。,电动汽车用蓄电池电源系统、兆瓦级蓄电池储能系统等要求较高的，应选用标准配置的蓄电池管理系统。,均衡型蓄电池管理系统：在标准配置的基础上，增加了蓄电池自动均衡电路。适用于连续浮充电模式（如通信电源、UPS等）的蓄电池电源系统。工作于循环充电模式和非连续浮充电模式的蓄电池储能电源系统，不宜采用均衡配置的蓄电池模块。,基

17、本型蓄电池管理系统：除没有数字系统外，其余与标准配置的蓄电池管理系统相同。其特点是结构简单，工作可靠，接口简便，成本低廉。,基本配制BMS的显著优势是：可以充分利用基于端电压控制方法的充放电设备，实现基于极端单体电池高精度充放电控制。是通讯电源等产品采用锂离子蓄电池替代铅酸蓄电池的最佳方案。对于不需要数字数据的蓄电池储能电源系统，可以采用基本配置的蓄电池管理系统。,I/O配置蓄电池管理系统：是适应对成本要求严格的小电流充电和放电设备用蓄电池储能电源提供的一个低成本解决方案。其中，内置式I/O配置蓄电池管理系统，适用于在能源，交通，通讯等行业直接替代低压（如12V、24V、36V、48V）铅蓄电

18、池组。,具体规定见：锂离子蓄电池总成通用要求（报批稿），锂离子蓄电池总成接口和通讯协议（报批稿）锰酸锂蓄电池模块通用要求（报批稿）磷酸亚铁锂蓄电池模块用要求（报批稿）,3.2.4 蓄电池监测设备,蓄电池监测电路 是对蓄电池工作状态进行实时检测的电路。基本功能是为充电管理和放电管理电路管理系统提供控制源数据。是蓄电池管理系统基本组成部分。,蓄电池充电和放电控制对信息采样的分辨率和精度要求相对较低。从实际需求和最优性价比考虑，锂离子蓄电池电源系统行业基础标准中规定电压采样分辨率为0.01V,电流采样分辨率为0.1V。,在大功率蓄电池储能电源设备中，电磁骚扰十分严重，工作环境十分恶劣，对电路的抗电磁

19、骚扰设计和可靠性设计要求高，对电路工作的稳定性和可靠性要求比较高,3.2.4.1 蓄电池监测电路的基本检测内容,蓄电池监测电路的基本监测内容：单体蓄电池的电压（分辨率为0.01V）；蓄电池总成端电压（分辨率为0.1V）；充电电流和放电电流（分辨率为0.1A）；蓄电池箱内温度（分辨率为1）；(必要时)电池温度（分辨率为1）；蓄电池荷电状态的估计（分辨率为1%）;充电和放电能量(分辨率为0.01kWh）;实际能量(分辨率为0.01kWh）;工作状态（故障）检测。,3.2.4.2 单体电池电压采样,单体蓄电池电压监测的可靠性，是采用基于极端单体蓄电池充放电技术的蓄电池管理系统可靠、有效的基础。若蓄电

20、池单体电压监测为不可置信，就丧失了蓄电池管理系统可靠性的基本技术保障。,当前，蓄电池管理系统的单体电池监测都是采用单一的数字采样。单一的数字采样存在两个突出的问题，影响到采样结果的可信度。,第一个问题是：输入阻抗对采样数据的影响问题（如下图）。,图3-6 输入寄生电阻对采样的影响,第一个问题是：采样失调 输入阻抗对采样数据的影响问题（如下图）。,第二个问题是：当前，用于蓄电池管理系统的采样电路，基本是采用图3-7的结构。,图3-7 串联采样输入电路,这类电路适用于小电流应用。当电流比较小时，如手提电脑、电动自行车蓄电池，连接阻抗R1对电压采样的影响比较小，影响不大；当电流较大时，如电动汽车用电

21、池组，连接阻抗R1对电池B2电压采样的影响是不可忽视的。,电路图3-8存在一个不可忽视的问题：当有电流流过蓄电池时，蓄电池2采样点实际采集的电压，是R1上的电压与蓄电池B2的电压的代数和。R1包括电池连接线和两端的接触阻抗。连接线的直流阻抗比较稳定，但两端的接触阻抗和在高频条件下的交流阻抗，是不稳定的。,图3-9是XX电动公交车蓄电池组单体电池电压采样结果，接触电阻和接触不当对单体电池电压采样产生的误差十分明显。,图3-9 不当连接产生的单体电池测量误差,为了克服上述第一个主要问题，锂离子蓄电池总成通用要求（报批稿），规定了蓄电池管理系统单体蓄电池电压采样应采用数字采样和模拟采样互为安全冗余的

22、高可靠性采样电路，以提高采样数据的可信度。,采用具有安全冗余的数字采样和模拟采样的蓄电池模块电路组成如图3-10。具体采样电路应根据产品需求，选择性价比最优的电路。,图3-10 标准化蓄电池模块组成,电流在电池间连接阻抗上产生的电压，对采样没有明显影响的小功率低压电子设备用蓄电池管理系统的电压采样电路，可以选择如图3-8类似的集成化采样电路。可靠性要求较低的低压蓄电池系统，可以采用单一的模拟,3.2.4.2 同步采样,电动汽车行驶过程中蓄电池输出电流曲线如下图。,不同负载情况下的电池电压:,如类似电动汽车的非稳定负载，若蓄电池监测系统同时为蓄电池维护管理提数据时，巡检采样模式取得的数据不具有可

23、比性，单体电池电压、端电压和电流，应采用同步采样方式。,若采用巡检方式采样，由于电动车辆等电源设备在运行过程中负载处于大幅变化过程中，巡检过程中的时间差，使一次采样获得的数据失去的可比性，无法用于蓄电池质量评估。,锂离子蓄电池电源系统行业基础标准中规定，单体电池同步采样时间差不应超过1mS，以满足质量评估对数据可信度的要求。当充放电电流相对比较稳定时，可以采用简单的巡检采样模式。,3.3 充电控制电路和对充电设备的要求,充电控制电路：是蓄电池管理系统和蓄电池储能电源系统的主要电路之一。其基本特点是：不仅应满足基于极端单体电池充电控制方法的需要，也应兼容基于单体电池充电控制方法和基于端电压充电控

24、制方法。,模拟放电控制电路,数字充电控制电路,数字充电控制电路,模拟放电控制电路,充电设备,图3-11 蓄电池模块和总成与充电设备的连接,CAN接口,电路接口,蓄电池模块和总成,充电导引电路,充电导引电路,电路接口,蓄电池管理系统充电控制电路如表3-11，包括3个功能电路模块：,图3-2 储能蓄电池电源系统研究程序,蓄电池管理系统,蓄电池系统,其中，基本配置蓄电池系统没有数字采样和数字控制电路。I/O配置蓄电池系统没有充电控制导引电路、数字采样和数字控制电路。,与标准型和基本型蓄电池模块和总成连接的充电设备，必须符合锂离子蓄电池充电设备通用要求（报批稿），锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议（报

25、批稿）的规定，才能实现基于极端单体电池充电控制。,只要具有远程电压型充电控制接口的各类充电设备，都可以方便地与基本型配置的蓄电池模块和总成连接，实现基于极端单体电池充电控制。,电路接口可与传统充电设备组成基于极端单体电池充电系统,基于单体电池充电设备或基于端电压的充电设备，都可以与内置式I/O型配置的蓄电池模块和总成连接，实现基于极端单体电池充电控制。,3.4 放电控制电路和对用电设备的要求,放电控制电路，是蓄电池管理系统和蓄电池储能电源系统的主要电路之一。其基本特点是：不仅能满足基于极端单体电池放电控制方法的需要，同时也兼容基于单体电池充电控制方法和基于端电压充电控制方法,模拟放电控制电路,

26、蓄电池模块和总成,数字放电控制电路,数字放电控制电路,模拟放电控制电路,用电设备,CAN接口,电路接口,标准配置和均衡配置蓄电池管理系统放电控制电路如下图：,与标准配置和均衡配置蓄电池模块和总成连接的放电设备，必须符合锂离子蓄电池充电设备通用要求（报批稿），锂离子蓄电池充电设备接口和通讯协议（报批稿）的规定，才能实现基于极端单体电池放电控制。,模拟放电控制电路,蓄电池模块和总成,模拟放电控制电路,用电设备,电路接口,基本配置蓄电池管理系统放电控制电路如下图：,只要具有远程放电控制接口的各类放电设备，都可以方便地与基本型配置的蓄电池模块和总成连接，实现基于极端单体电池放电控制。,基于单体电池放电

27、设备或基于端电压的放电设备，都可以与内置式I/O型配置的蓄电池模块和总成连接，实现基于极端单体电池放电控制。,充电设备,I/O配置蓄电池模块（外置）,I/O配置蓄电池模块（内置）,充电设备与I/O配置的蓄电池模块和总成的连接,3.5 阀控铅蓄电池储能电源系统对充电设备的要求,在第二章2.4节介绍了阀控铅蓄电池与铅蓄电池的区别。铅蓄电池应采用基于单体电池充电方法。阀控铅蓄电池具有电压增量充电特性曲线。单体蓄电池应采用基于单体蓄电池充电方法。阀控蓄电池组应采用基于极端单体电池充电方法。,阀控铅蓄电池充电效率有较大差别，容易造成因充电效率差异而产生的落后电池，若长时间得不到补充，将产生不可逆硫酸盐化

28、。,阀控铅蓄电池对充放电的基本要求：1、充电电压和充电电流不能超过过氧循环允许的最大电流和最高电压；2、蓄电池氧循环能力存在较大差距；3、充电电流和充电电压是温度的函数；4、充电电压不能过高，也不能过低；5、过放电对蓄电池会造成伤害；6、充电初期电流不能过小；7、充放电电流过大会严重伤害蓄电池。,根据阀控铅蓄电池的上述特点，当前普遍采用的基于端电压的充电方法和充电设备，不能满足阀控铅蓄电池对充电设备的要求的。,基于极端单体电池充电方法，虽能防止单体蓄电池超过最高允许充电电压，但仍存在部分蓄电池充电电压低于允许值的问题。也不能完全满足阀控铅蓄电池对充电设备的要求。,阀控铅蓄电池充电可采用以下措施

29、：1、采用基于极端单体电池充电方法，并定期或不定期进行均衡充电。,阀控铅蓄电池的容量主要由电解液中的硫酸量控制。活性物质一般都有较大的余量。充电效率的差异是阀控铅蓄电池显著特点之一。阀控铅蓄电池存在的氧循环特性，为采用自动均衡电路提供了良好的技术条件。,2、在条件允许时，安装自动均衡电路，在充放电过程中，通过自动均衡电路，使蓄电池保持一致。对于连续浮充电运行的阀控铅蓄电池，安装自动均衡电路，可有效防止蓄电池使用寿命缩短。,阀控铅蓄电池组是对充放电方控制要求最苛刻的蓄电池之一；充放电管理比锂离子蓄电池严格得多；阀控铅蓄电池对充放电方法和设备提出了最高的要求。当前采用的基于端电压恒压限流充电方法和

30、设备，不能满足阀控铅蓄电池对充电方法和设备得要求。,3.6 金属氢化物-镍蓄电池储能电源系统对充电设备的要求,镍基蓄电池充电电压曲线,金属氢化物-镍蓄电池的充电特性如下图，具有负电压增量充电特性曲线。对充电设备的要求与铅蓄电池、阀控铅蓄电池和锂离子蓄电池都不同。,如图3-14充电控制方法，可分为三种：（1）电压增量（V）控制模式；（2）负电压增量（-V）控制模式；（2）温度增量控制模式。,图3-11 金属氢化物-镍蓄电池三种充电终止方法,蓄电池温度采样具有较大的延迟时间，也不能真实反映蓄电池内部温度。工作在高倍率放电的蓄电池，能够测量到的温度，与蓄电池内部温度具有更大的差别。基于直接采样的温度

31、或温升充电控制，一般仅用于辅助控制方法。,蓄电池池电压变化率与温度变化直接相关，常用的充电终止方法是：电压增量（V）率终止充电控制方法；和负电压增量（-V）终止充电控制方法。,电压增量率终止充电控制方法是：以恒流充电方法进行充电，当单体电池电压进入快速上升阶段后，电压上升速率显著减小时（A点），充电即结束。,A,负电压增量控制方法是：采用恒流充电模式，当单体电池电压上升到最大值后，开始下降，当单体电池电压下降幅度达到410mV后（B点），终止充电。,B,金属氢化物-镍蓄电池对充放电的基本要求：（1）充电电压随温度的升高而降低，为防止发生随蓄电池电压降低电流增大导致热失控，单体蓄电池应采用基于单

32、体电池的恒流限压充电模式，和电压增量率或电压负增量终止充电控制方法。,（2）蓄电池组若采用基于端电压的恒压限流充电模式，由于蓄电池性能的差距，容易发生热失控，甚至可能发生电池燃烧、爆炸等恶性事故。为防止发生蓄电池热失控，宜采用基于极端单体电池充电模式。,（3）充电电流不能超过最大电流；（4）当放电电压高于1.10V时，仍具有明显的记忆效应，应尽量避免不完全充电。充电前，对过多剩余电能进行放电处理，对防止记忆效应造成的容量损失是必要的。,（5）定期进行均衡化充放电处理是重要的。条件允许时，可以安装自动均衡装置。,3.7 锂离子蓄电池储能电源系统对充电设备的要求,锂离子蓄电池充电特性（见2.2.3

33、)可简化等效电路如下图。,随充电的进行，蓄电池电压将持续升高，最高可超过10V,具有电压增量型蓄电池充电等效电路曲线,锂离子蓄电池的欠充电，除造成实际能量减小外，对其它性能没有不利影响，对延长蓄电池的使用寿命具有明显的正面作用。充电电压超过最高允许电压后：性能下降；使用寿命缩短；若温度超过允许极限，将发生热失控，造成电池爆裂、燃烧、爆炸；,虽然锂离子蓄电池允许充放电电流比阀控铅蓄电池大很多（高数十倍以上），但仍有最大允许充放电电流。若充电放电流超过最大允许电流，同样会造成：性能下降；使用寿命缩短；若温度超过允许极限，将发生热失控，造成电池爆裂、燃烧、爆炸。,锂离子蓄电池对过放电十分敏感。若发生

34、严重过放电，将造成不可逆容量丧失，使蓄电池寿命终结。锂离子放电过程中，应禁止发生过放电问题的发生。,根据锂离子蓄电池的特点，适宜采用2.4.3所述的“基于极端单体电池”充电方法。,锂离子蓄电池的一致性问题，对电池组充放电安全提出了新的要求,锂离子蓄电池充电效率很高，由充电效率产生的差异的可能性小。电池的不一致，主要是性能衰变差异造成的。适用于阀控铅蓄电池的自动均衡设备，无法缓解锂离子蓄电池的电池均衡性问题。蓄电池组的不均衡问题，采用简单的再分组即可得到恢复。,对于下面性能的电池组，采用基于极端单体蓄电池充放电管理技术，已经能够满足应用要求。,从下图可以看出，在正常状态，蓄电池的不均衡性对蓄电池

35、的影响约5%左右，采用基于极端单体电池充放电控制，已经可利用有效能量的90%以上，从实际使用需要考虑，已经能满足使用要求。,对于下面的蓄电池组，均衡电路没有实质作用，最佳选择，是再分组。,对于如下的电池组，采用再分组前的蓄电池状态。,性能落后蓄电池极差系数：10.8%标准差系数:1.08%,按允许极差系数为2%，重新分组后电池组一致性良好。,恢复均衡性后极差系数：3.6%标准差系数:0.47%,锂离子蓄电池电源系统对充放电设备应符合以下要求：（1）具有与蓄电池模块和总成连接的控制电路接口和通讯接口，并符合行业基础标准锂离子蓄电池总成接口和通讯协议中的规定；（2）具有防止发生单体电池充电电压、充

36、电电流和电池模块内温度超过允许值的技术措施；（3）蓄电池的一致性处于任意状态下时，不应发生单体电池充电电压超过规定值而导致使用寿命缩短或安全性下降等问题；,（4）当蓄电池电压低于最低允许值时启动充电设备，应自动进入预充电状态。预充电的具体要求在相关行业技术规范中作出具体规定；（5）当采用数字控制充电设备时，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超过允许值的技术措施；,（6）充电设备与蓄电池模块或总成的连接之间应有电路断开设备，蓄电池模块和总成在必要时能应通过接口电路控制短路断开设备，立即断开设备切断蓄电池与充电设备的连接；（7）充电设备的具体要求应符合行业基础标准锂离子蓄电池充电设备通用要求中的规定。,