在所有这些化学物质中，过度充电都会造成损坏或安全风险。 在铅酸电池的情况下，过充电电压是有限的，多余的电流会在水分解、氢气和氧气释放以及产生热量的过程中消散。 增加电流不会增加电压，它会增加气体和失水率并导致温度升高。 特别是当需要电池或电池均衡时，可以容忍一些过充电。

对于锂离子电池，由于电池中包含 BMS，因此难以过度充电。 一旦达到终止电压或温度变得过高，这将切断电流供应。 这是必要的预防措施，因为锂离子电池含有挥发性电解质，在较高温度下会释放出来。 锂离子电池中电解液的蒸汽会着火，使过度充电非常危险。 NiCad 和 NiMH 电池不应过度充电，因为它们会失去氧气和电解质，即使它们是密封版本。

电池的 SOC 有几个指标：在其端子处测得的静止电压、电解液的比重（满溢开式电池）或阻抗值。 它们因电池化学成分而异，因此，最好分别查看每种类型：
1.铅酸。
比重。
充电和放电时极板与硫酸的反应决定了电池中酸与水的比例。

当加入硫酸浓度高时，当排放时它较低（方程式 1）。 因为酸的密度是1.84，水的密度是比重的1，所以电解液的SG在充电时增加，在放电时减少。
该反应具有一阶关系，这意味着浓度的变化是线性的，因此 SG 的测量给出了电池 SOC 的直接指示，图 3。 5.

一个注意事项：这不适用于正在进行电池充电和批量充电或预充气阶段的情况。 没有电解液搅拌，充电时产生的浓酸会下沉，使大部分电解液更稀，直到达到每个电池 2.4 伏的电压。 从这一点开始，板中产生的气体将产生搅拌作用以混合酸。

静止电压：这可以是 SOC 的指示，与电池的比重有以下关系：

• 静止电压 = SG + 0.84 ……………………………………………………………..eq 2

例如，比重为 1.230 的 2V 电池的静止电压为 1.230 + 0.84 = 2.07 伏

使用这种关系可以给出电池 SOC 的相当准确的指示，但是，不同的电池具有不同的 SG 工作范围，因此与具有 1.28 顶部 SG 的 OPzS 相比，VRLA SG 的最高充电条件可能是 1.32。 温度也会影响 SG，从而影响电池电压。 温度对开路电压的影响见表 2。

另一个因素是新充电的电池在充电时会形成硫酸，因此极板附近的酸浓度很高。 这就是为什么充电后电压会在一段时间内保持高位，可能长达 48 小时，然后才会稳定在一个一致的值。 除非对电池进行短暂放电，否则在读取电压读数之前，它必须休息以平衡酸浓度。

SOC测量所需的工具
这些包括用于电压测量的直流电压表或万用表和用于比重读数的比重计。
对于充满电的电池，除放电测试外，比重计是确定充电状态的最佳方法。 比重计的使用确实需要一些练习，并且应该非常小心地进行。 程序是将电池放置在合适的位置，以便可以在眼睛高度读取比重计读数（上面的图 6）。

对于密封电池，不可能使用比重计，因此测量剩余电压是唯一的选择。 该方法适用于密封铅酸蓄电池和富液铅酸蓄电池。
为此，应将万用表设置为适当的最大电压，以确保它可以读取 12 伏以上的电压，而且还可以产生至少 2 个小数位的精度。 使用等式 2，电压可以在温度调整后用于估计SG，从而估计电池的SOC，前提是制造商对充满电的电池的SG值是已知的。

在使用电压或比重计测量荷电状态、SOC 的两种情况下，都需要应用温度补偿。 BCI 提供的表 2 给出了对比重计和电压计读数的适当调整。

表 2 电解液比重和电压读数随温度的补偿

电解液温度华氏 (°F)	电解液温度摄氏度 (°C)	添加或减去比重计的 SG 读数	添加或减去数字电压表的读数
160°	71.1°	+.032	+.192 伏
150°	65.6°	+.028	+.168 伏
140°	60.0°	+.024	+.144 伏
130°	54.4°	+.020	+.120 伏
120°	48.9°	+.016	+.096 伏
110°	43.3°	+.012	+.072 伏
100°	37.8°	+.008	+.048 伏
90°	32.2°	+.004	+.024 伏
80°	26.7°	0	0 伏
70°	21.1°	-.004	-.024 伏
60°	15.6°	-.008	-.048 伏
50°	10°	-.012	-.072 伏
40°	4.4°	-.016	-.096 伏
30°	-1.1°	-.020	-.120 伏
20°	-6.7°	-.024	-.144 伏
10°	-12.2°	-.028	-.168 伏
0°	-17.6°	-.032	-.192 伏

2. 锂离子、镍氢和镍镉。
对于所有这些化学物质，SOC 测量提出了严峻的挑战。 所有都具有非常平坦的放电曲线，完全充电和放电状态之间的电压差非常小。 NiCd 和 NiMH 电池内的充放电反应不会明显改变电解质的 SG，并且所有锂离子化学物质都在完全密封的电池中运行。 这使得对使用中的电池进行静态或随机抽查几乎是不可能的，对于非专业用户来说当然是不可能的。 这些化学物质的当前最先进状态充电状态、SOC 测量基于其操作期间获取的动态读数。

它们可以基于安时计数、对放电电流的电压响应，甚至是恒定电流脉冲。 测量设备通常内置于昂贵或复杂的设备中，例如电动汽车或工业机器，在这些设备中需要知道可用的运行时间。 在手动工具等不太复杂的设备中，注意到工具停止或运行速度较慢是唯一可用的迹象。

有市售的阻抗谱测试仪可以测量电池的内部阻抗以预测其充电状态。 这些设备依赖于一种基于测试数百个处于不同充电状态和不同年龄的电池来预测 SOC 的算法。 结果特定于特定电池的化学性质和年龄。 为使算法进行的测试越多，算法就越准确。

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本文由日本NEC锂电池中国营销中心于2023-05-12 10:36:03 整理发布。
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