高电压锂离子电池组的充电办法
锂离子电池因为作业电压高、体积小、质量轻、无回忆效应、无污染、自放电小、循环寿数长，是一种抱负电源。在实践运用中，为了取得更高的放电电压，一般将至少两只单体锂离子电池串联组成锂离子电池组运用。现在，锂离子电池组现已广泛应用于笔记本电脑、电动自行车和备用电源等多种范畴。
因而如安在充电时将锂离子电池组运用好显得尤为要害，现将锂离子电池组常用的几种充电办法以及自己认为的最合适的充电办法试述如下：
1 一般的串联充电
现在锂离子电池组的充电一般都选用串联充电，这首要是因为串联充电办法结构简略、本钱低、较简略完成。但因为单体锂离子电池之间在容量、内阻、衰减特性、自放电等功用方面的差异，在对锂离子电池组串联充电时，电池组中容量最小的那只单体锂离子电池将最早充满电，而此刻，其他电池还没有充满电，假如持续串联充电，则已充满电的单体锂离子电池就可能会被过充电。
而锂离子电池过充电会严峻危害电池的功用，乃至可能会导致爆破形成人员损伤，因而，为了防止呈现单体锂离子电池过充电，锂离子电池组运用时一般配有电池办理体系（Battery Management System，简称BMS），经过电池办理体系对每一只单体锂离子电池进行过充电等保护。串联充电时，假如有一只单体锂离子电池的电压到达过充保护电压，电池办理体系会将整个串联充电电路堵截，中止充电，以防止这只单体电池被过充电，而这样会形成其他锂离子电池无法充满电。
经过多年的开展，磷酸铁锂动力电池因为具有较高的安全性、很好的循环功用等优势，现已根本能满意电动车特别是纯电动轿车的要求，工艺上也根本具有了大规模出产的条件。可是，磷酸铁锂电池的功用与其他锂离子电池存在着必定的差异，特别是其电压特征与锰酸锂电池、钴酸锂电池等不同。以下是磷酸铁锂与锰酸锂两种锂离子电池的充电曲线与锂离子脱嵌对应联络的比较：
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图1 锰酸锂电池锂离子脱嵌与充电曲线对应联络 |
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图2 磷酸铁锂电池锂离子脱嵌与充电曲线对应联络 |
从上图的曲线不难看出，磷酸铁锂电池在快充满电时，锂离子简直彻底从正极脱嵌到负极，电池端电压会快速上升，呈现充电曲线的上翘现象，这样会导致电池很简略到达过充电保护电压。因而磷酸铁锂电池组中某些电池充不满电的现象相对锰酸锂电池组而言会更为显着。
别的，尽管有些电池办理体系带有均衡功用，但因为从本钱、散热、可靠性等多方面考虑，电池办理体系的均衡电流一般远小于串联充电的电流，因而均衡作用不是很显着，也会呈现某些单体电池充不满电的状况，这关于需求大电流充电的锂离子电池组，例如电动汽车用的锂离子电池组而言则更为显着。
例如，将100只放电容量都为100Ah的锂离子电池串联起来组成电池组，但假如成组前其间99只单体锂离子电池荷电80Ah，别的1只单体锂离子电池荷电100Ah，将此电池组进行串联充电时，其间荷电100Ah的那只单体锂离子电池会先充满电，然后到达过充保护电压，为了防止这只单体锂离子电池被过充电，电池办理体系会将整个串联充电电路堵截，也就使得其他99只电池无法充满电，然后整个电池组放电容量也就只要80Ah。
一般电池厂家出厂时测验容量时是将单体电池先恒流充电再恒压充电，然后恒流放电然后测出放电容量。一般放电容量约等于恒流充电容量加上恒压充电容量。而实践电池组串联充电进程中对单体电池而言一般没有恒压充电进程，所以恒压充电容量就会没有，电池组容量就会小于单体电池容量。而一般充电电流越小，恒压充电容量份额越小，电池组丢失容量越小，因而又开展出了电池办理体系和充电机和谐合作串联充电的形式。
2 电池办理体系和充电机和谐合作串联充电
电池办理体系是对电池的功用和状况了解最为全面的设备，所以将电池办理体系和充电机之间树立联络，就能使充电机实时地了解电池的信息，然后更有用地处理电池的充电时发作一些的问题，其原理图如下。
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图3 动力锂电池体系集成计划 |
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图4 锂离子蓄电池体系根底体系 |
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图5 BMS和充电机和谐合作串联充电暗示简图 |
电池办理体系和充电机和谐合作充电形式的原理为：电池办理体系经过对电池的当时状况（如温度、单体电池电压、电池作业电流、一致性以及温升等）进行监控，并运用这些参数对当时电池的最大答应充电电流进行预算；充电进程中，经过通讯线将电池办理体系和充电机联络起来，完成数据的同享。电池办理体系将总电压、最高单体电池电压、最高温度、温升、最大答应充电电压、最高答应单体电池电压以及最大答应充电电流等参数实时地传送到充电机，充电机就能依据电池办理体系供给的信息改动自己的充电战略和输出电流。
当电池办理体系供给的最大答应充电电流比充电机规划的电流容量高时，充电机依照规划的最大输出电流充电；当电池的电压、温度超限时，电池办理体系能实时检测到并及时告诉充电机改动电流输出；当充电电流大于最大答应充电电流时，充电机开端跟从最大答应充电电流，这样就有用地防止了电池过充电，到达延伸电池寿数的意图。充电进程中一旦呈现毛病，电池办理体系能够将最大答应充电电流设为0，迫使充电机停机，防止发作事端，确保充电的安全。
在该充电形式下，既完善了电池办理体系的办理和操控功用，又能使充电机依据电池的状况，实时地改动输出电流，到达防止电池组中所有电池发作过充电以及优化充电的意图，电池组的实践放电容量也要大于一般的串联充电办法，可是这种办法仍是处理不了电池组中某些电池充不满电的问题，特别是当电池组串数多、电池一致性差、充电电流较大时。
3 并联充电
为了处理电池组中某些单体电池过充和充不满电的问题，又开展出了并联充电的办法，其原理图如下。
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图6 并联充电暗示简图 |
可是并联充电办法需求选用多个低电压、大电流的充电电源为每一只单体电池充电，存在充电电源本钱高、可靠性低、充电功率低、连接线径粗等缺陷，因而现在没有大范围运用这种充电办法。
4 串联大电流充电加小电流并联充电
因为上述三种充电办法都存在必定的问题，自己开展出一种最合适高电压电池组，特别是电动汽车电池组的充电办法，即选用电池办理体系和充电机和谐合作串联大电流充电加恒压限流的并联小电流充电的形式，原理图见下。
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图7 电池办理体系和充电机和谐合作串联充电加并联充电暗示简图 |
此充电办法有如下特色：
（1）因为此体系的BMS具有防止过充电的功用，然后确保电池不会呈现过充电的问题。当然假如BMS不能与并联充电电源进行通讯和操控，因为并联充电电源的恒压值一般与锂离子电池组中单体锂离子电池充满电时的电压值相同，所以也不会呈现过充电的问题。
（2）因为能够进行并联充电所以不需求可靠性低，本钱相对较高的均衡电路，而且充电作用要好于只带均衡电路的串联充电办法，而且其保护办理也简便易行。
（3）因为串联充电的最大电流远大于并联充电的电流（一般5倍以上），然后能够确保在较短的时刻充进去较高的容量，然后发挥出串联充电的最大作用。
（4）充电时串联充电与并联充电的次序以及并联充电电源的数量能够灵敏把握，能够一起进行充电；能够串联充电完毕后再进行并联充电；也能够用一个并联充电电源依据电池组中电压的状况给电压最低的电池进行轮番充电。
（5）跟着技能的开展，并联充电电源能够为非触摸性充电电源（无线充电电源）或太阳能电池电源，然后使并联充电变得简略。
（6）当锂离子电池组中单体锂离子电池数目较多时，能够将锂离子电池组分红数个锂离子电池组模块，对每个锂离子电池组模块选用BMS和充电机和谐合作串联大电流充电与恒压限流的并联小电流充电相结合的办法进行充电。
其首要意图是削减电池组中串联电池数量较多时，单体电池之间一致性相对更差，然后导致BMS和充电机和谐合作的充电办法的充电作用差的缺陷，以便发挥出BMS和充电机和谐合作充电形式的最大作用。
这种办法特别合适高电压电池组是由可快速替换的低电压（例如48V）电池模块体系组成的电池体系，这样就能够在电池替换站或充电站进行并联充电或修正（一般的用户平常充电时能够不必并联充电），并由专人依据实践状况进行分选和从头配组。
总归，这种选用电池办理体系和充电机和谐合作串联大电流充电加恒压限流的并联小电流充电的充电办法可有用处理锂离子电池组串联充电易呈现的过充电、充不满电等问题，且可防止并联充电的充电电源本钱高、可靠性低、充电功率低、连接线径粗等问题，是现在最合适高电压电池组，特别是电动汽车电池组的充电办法。
