電動(dòng)車(chē)電池的分段恒流充電方案

為了在實(shí)現快速充電的同時(shí)又不影響電池壽命，關(guān)鍵是要使快速充電過(guò)程具有自適應性，即根據電池的實(shí)際狀態(tài)自動(dòng)調節充電電流的大小，使其始終保持在充電可接受電流的臨界值附近。為此，本文在電池快速充電理論基礎上，對分段恒流充電方法進(jìn)行了試驗研究，以期實(shí)現動(dòng)力電池的智能化快速充電和均衡充電。

　　1 電池快速充電的分段恒流控制

　　1. 1 　快速充電方法的選擇

　　增大充電電流，電池極板上單位時(shí)間內恢復的活性物質(zhì)增多，充電時(shí)間就可縮短，但過(guò)大的充電電流會(huì )損害電池。電池可接受的充電電流是有限的，且會(huì )隨充電時(shí)間呈指數規律下降。在電池充電過(guò)程中，充電電流曲線(xiàn)在該指數函數曲線(xiàn)以上時(shí)會(huì )導致電池電解液發(fā)生析氣反應(過(guò)充電) ,反之則不能有效縮短充電時(shí)間。理想化的電池快速充電過(guò)程是充電電流始終保持在電池充電可接受電流的極限值，即充電電流曲線(xiàn)與該電池的充電可接受電流曲線(xiàn)相重合。本文選擇容易實(shí)現的分段恒流充電方法，其關(guān)鍵是要確定適當的階段恒流充電終止判斷標準、恒流充電分段數和各階段恒流充電電流值。

　　1. 2 　分段恒流充電控制方案

　　要實(shí)現分段恒流充電的自動(dòng)控制，階段恒流充電終止判斷參數可選擇充電時(shí)間、電池溫度和電池電壓等。大量的調查分析和電池充電試驗結果表明，單參數控制方法難以實(shí)現理想的分段恒流充電控制。

　　充電時(shí)間參數控制方法簡(jiǎn)單，但電池型號不同、充電起始狀態(tài)不同，所需的充電時(shí)間也不一樣，如果單以充電時(shí)間來(lái)控制階段恒流充電的結束，容易導致電池過(guò)充電或延長(cháng)充電時(shí)間。溫度參數控制方法的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現電池溫度過(guò)高保護，但是由于環(huán)境和傳感器響應時(shí)間延遲的影響，如果僅以電池溫度參數作為階段恒流充電終止判斷標準，也容易造成電池的過(guò)充電。電壓參數控制被認為是較好的階段恒流充電終止控制方法，但其不足也是顯而易見(jiàn)的，比如：不能識別因電池極板硫化而產(chǎn)生的充電電壓異常升高以及電池充電過(guò)程中出現的異常溫升等，從而導致電池充電時(shí)間延長(cháng)或電池的損壞。

　　為了保證在各種情況下均能檢測電池的實(shí)際充電狀態(tài)，并實(shí)現較為理想的階梯形充電電流曲線(xiàn)，本文綜合了充電時(shí)間、電池溫度和終止電壓3個(gè)參數作為各階段恒流充電終止判斷依據，其控制流程如圖1 所示。

　　分段恒流充電結束后再進(jìn)行一段時(shí)間的定壓充電，是為了確保電池能完全充足。3 個(gè)控制參數的具體控制策略如下。時(shí)間參數控制：根據電池容量和充電電流，預先設定某段恒流充電的時(shí)間，當充電時(shí)間達到設定值時(shí)，通過(guò)定時(shí)器發(fā)出信號，結束該階段的恒流充電并自動(dòng)將充電電流減小，進(jìn)入下一段恒流充電。

　　溫度參數控制：設定某段恒流充電至可接受電流極限時(shí)的電池溫度最高值，根據溫度傳感器檢測的電池溫度來(lái)控制充電裝置。當外界環(huán)境溫度較低、設置的電池最高溫度較高時(shí)，采取控制溫升法，當電池的溫升達到設定值時(shí)，溫控器使充電裝置停止充電，直到溫度下降至適當值時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入下一階段恒流充電。

　　電壓參數控制：電池的絕對電壓可以反映電池的充電情況，設定某段恒流充電達到或接近充電可接受電流極限值的電壓，當電壓達到設定值時(shí)，充電裝置便自動(dòng)結束本階段恒流充電，進(jìn)入下一階段。