电池及电池系统安全性问题（3）过充电

多数情况下的热失控等是由于过充电问题引起的。在电池已经充满电的情况下，继续强制充电，多余的能量就要设法找到去处，就会产生副反应或者形成热量，积累到一定程度发生爆炸、起火等现象。而处于过充电状态的电池组，电池荷电状态高，充满了能量，出现热失控会带来更大的危害。

1、过充电产生的原因

（1）表观上的过充电

指按照实际容量计算，充电容量已经远大于电池组的实际容量。这种情况可以很容易根据充电时间、充电电流等计算出来。

这种情况下的过充电大多出现在参数的检测和控制上。检测每只电芯的电压、电池组的温度，出现检测不到或数据失真，充电电压继续上涨，就出现过充电。

（2）表观上未出现过充电，实际已经发生过充电

指按照电池或电池组的实际容量计算，电池组并未充满电，但实际上已经过充了。

a 特殊环境下的过充电

每种电池、甚至每个厂家的电池在不同环境下所适应的充电电流是不一样的。例如，在低温条件下，锂离子电池就不适宜充电，此时的不适宜充电不是指不能充电，只要以足够小的电流进行充电，还是能冲进去一些的，只是意义有多大另当别论。一般来说，温度越低，所适应的充电倍率越小。高温条件下电化学活性加大，化学反应速度加快，理论上可以承受较大的倍率进行充电，但此时温度高，充电产生的热量也大，电池也容易出现理论上的过充电。所以，应确定在每种边界条件下电池所适应的充电倍率。

b 充满电后频繁通断继续充电

检测和动作有一个之后时间，无论是设备还是BMS。BMS也设置有延迟时间，从检测到充电截止到继电器动作有一之后时间。在小型电池组（用MOS关开）中比较明显，当检测到电池出现过充电时，电池组关断，电池组电压下降到一定值时，又恢复充电，长此下去会造成电池过充电。笔者曾经做过一次试验，用检测设备对电池组进行充电，采用磷酸铁锂圆柱电芯，充电到3.6V停止，3.45V左右恢复充电，一晚上时间，将电池充漏液了，极耳也断裂开。

c 电池的不一致性

主要时成组电池荷电量的不一致和所处环境的不一致，以及串联电池容量的不一致。这容易造成部分电池过充电，尤其在检测故障情况下。

2、避免过充电的措施

（1）控制策略

控制电池在合适的SOC范围内进行充放电，有压差报警，最高电压限制等。如单体充放电3.0-4.15V，最高限制4.18V，压差300mV。三元电池电压超过4.5V就很危险了，4.2V与4.5V压差在300mV，超过此数值就有可能危险。

另外，控制参数要随着电池系统SOH的变化而进行逐步调整，才能更有效的进行安全性预防。

（2）电池包设计

    电池包设计只是注意保证内部各电池环境温度的一致性，避免部分电池出现理论上过充电。

（3）电池配组及选择

这是保证电池电芯初期性能的一致性，容量、内阻、自放电等。避免由于电性能的不一致导致部分电池过充电。

（3）充电电流（功率）和环境温度

尽可能避免大电流充电。目前的动力电池还不适宜采用快速充电。大电流充电对电池寿命以及性能、安全等方面的危害较大。长期储存的电池首次应用要采用小电流充电。低温禁止充电，加热要均匀，注意实际电池温度与电池箱内环境温度的差别。

（4）均衡的作用

    动力电池组容量都比较高，三元电池相对自放电很小。若电芯本身质量无问题，依靠很小的电流去均衡效果不大。大电流均衡，已经表明电池组内部容量差别比较大了，电芯自身出问题的概率比较高，依靠均衡已经无用了。从电路可靠性方面来说，带均衡BMS可靠性要降低，尤其是大电流均衡的BMS。