航天锂离子电池均衡充电技术综述

( 2008/11/12 13:32 )

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量、体积小、无记忆效应、适应温度广等优点，是目前主流应用的镉镍、氢镍电池的替代产品。
航天用锂离子电池的能重比为

90～110Wh/kg，相对于氢镍电池 45～60Wh/kg 的指标，

优势明显。但锂离子电池的电化学特性要求充电过程必须严格控制，因此，要设计专门的充
电管理电路来控制航天器锂离子电池的充电过程。

锂离子电池充电关键技术

用锂离子电池替代镉镍、氢镍电池不能套用简单的

“即插即用”方式，这是因为锂离子电

池与镉镍、氢镍电池有一个最大的不同点：锂离子电池严禁过充电。因此，必须结合锂离子电
池特性设计新的充电管理电路。锂离子电池充电管理电路的关键点（与镉镍、氢镍电池充电管
理电路主要不同点）主要包括两方面：充电方式和均衡充电。

在工程应用中，锂离子电池单体或由单电池并联组成的电池模块必然要串联成电池组，

故必须考虑充电过程中各电池单体或电池模块的失衡现象，而且随着时间的推移，这种失衡
现象会愈加严重，严重影响电池寿命和可靠性，因此均衡充电也是锂离子充电的关键技术。

1 恒流-恒压（TAPER）型充电控制

在采用镉镍、氢镍电池的卫星电源系统中，基本上都采用恒流充电方式，当达到

V-T 曲

线、电子电量、压力、第三电极等控制方式的控制点时停止充电，完成一个充电过程。锂离子电
池不适合采用这些充电控制方式，因为这些充电方式不能保证锂离子电池的充电终压始终限
定在规定的范围内，即使充电终压有保证，往往是到达充电终压后立即停止充电，而锂离子
电池在到达充电终压后仍然需要补充

30%左右的电量。从锂离子电池多年发展来看，恒流-

恒压充电控制是最普遍、最适合采用的充电控制方式。在此方式下，充电器首先对锂离子电池
进行恒定电流充电，这时电池电压逐渐抬高，当电池电压达到设定值时进行恒定电压充电，
这时充电电流近似指数规律减小，所以这种充电方式也称为

TAPER 型充电控制。

图

1 旁路式锂离子电池充电控制电路

2 均衡充电技术

航天用锂离子电池必须采用均衡充电技术，这种观点在国内外已经得到完全认同。均衡

充电技术主要解决锂离子电池单体长期充电过程中的电化学特性偏差现象，因此均衡充电方
式的优劣需要一定的时间、资金、人力投入才能得到有效验证。

锂离子电池均衡充电在民用产品中还没有得到广泛重视和应用，因为多节单电池串联的

应用较少，可靠性、寿命要求不高。在电动车锂离子电池系统中，单电池串联的节数较多，已
经采用均衡充电技术，一般是采用