電動車電池的分段恒流充電方案

　　根據(jù)電池的容量初步設(shè)定t ( n) 、I ( n) 和U ( n) ,進行充電試驗，充電過程中根據(jù)實際情況對t ( n) 、I ( n) 和U ( n) 進行調(diào)整，然后再進行下一次充電試驗。每次充電的電池初始狀態(tài)均為3 h率完全放電，對各次試驗的充電時間、充電效率和電池溫升等數(shù)據(jù)進行分析比較，從中選定充電時間最短、電池溫升比較小的充電過程，其各階段的控制參數(shù)和充入的電量如表1 和表2 所示，分段恒流充電電流曲線如圖2 所示。

　　通過對試驗結(jié)果進行分析，可得出如下結(jié)論：

　　(1) 各段恒流值I ( n) 的梯度宜適當(dāng)減小。對比電池溫升情況及各段恒流充電終止?fàn)顩r相近的幾次分段恒流充電過程發(fā)現(xiàn)，對于充足電所用時間而言，5 段恒流充電的時間最短，而4 段恒流充電的時間短于3 段恒流充電的時間。因此，適當(dāng)減小各段恒流值下降梯度(分段數(shù)增加) ,可使實際充電電流曲線更接近充電可接受電流曲線。

　　(2) 設(shè)定各恒流段充電時間t ( n) 的作用不大。用定時器控制各恒流段充電時間t ( n) 比較容易實現(xiàn)，然而由于電池在恒流充電開始時的荷電狀態(tài)不同或因電池容量衰減導(dǎo)致充電可接受電流減小時，最佳的恒流充電時間也隨之改變。電池狀態(tài)的不確定使最佳充電時間很難確定。在試驗中常出現(xiàn)以下現(xiàn)象：某段恒流充電到了設(shè)定的充電時間，但充電電壓離終止電壓相差還很遠(yuǎn)，這時，本試驗選擇了在該恒流值下繼續(xù)充電，直至充電電壓達到終止電壓;某段恒流充電設(shè)定的充電時間還未到，但電池已大量析氣(電解液“沸騰”) ,且充電電壓已高于設(shè)定的終止電壓或電池溫度升至限定值，這種情況下，充電器會立即停止該段恒流充電，自動轉(zhuǎn)入下一階段。由此可見，在自動控制充電過程中，設(shè)定充電時間的作用不大。

　　(3) 電池溫度不宜單獨作為分段恒流充電控制參數(shù)。理論上，在開始充電時電池荷電狀態(tài)不同的情況下，電池溫度均可用作各階段恒流充電的自動停止控制參數(shù)。但是，溫度傳感器的誤差和滯后性容易造成電池過充電，因此不宜單獨采用電池溫度作為分段恒流充電終止控制參數(shù)。

　　(4) 終止電壓參數(shù)U ( n) 對異常情況的自適應(yīng)性較差。將不同恒流值下的終止電壓設(shè)為控制參數(shù)，可自適應(yīng)電池開始充電時的荷電狀態(tài)和電池使用過程中充電可接受電流的變化，且控制也比較簡單。但是，當(dāng)電池的性能出現(xiàn)異常變化時，原來設(shè)定的終止電壓可能會過高或過低，導(dǎo)致電池過充電或過早降低充電電流而延長了整個充電時間。此外，在不同的恒流充電階段，電池內(nèi)部的充電極化程度也不同，接近可接受電流極限時的充電電壓上升速率也會有明顯的差別，要準(zhǔn)確地設(shè)置各種恒流充電狀態(tài)下的終止電壓難度很大。

　　2 電池分段恒流充電的智能化控制

　　2. 1 　分段恒流充電智能化控制方案

　　根據(jù)分段恒流充電試驗的結(jié)果與分析，對分段恒流充電控制方案作了如下調(diào)整：

　　(1) 采用容量梯度法確定階段恒流充電終止標(biāo)準(zhǔn)。通過理論分析和大量試驗研究，本文認(rèn)為采用容量梯度參數(shù)dU/ dC 作為階段恒流充電終止判斷標(biāo)準(zhǔn)較為適宜。按該型電池恒流充電特性曲線確定充電終止容量梯度參數(shù)，充電過程中控制器以設(shè)定的頻度對充電電壓進行采樣，計算I ( n) 下的容量梯度值，并與設(shè)定的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷是否終止當(dāng)前階段恒流充電。

　　(2) 減小各段恒流值下降梯度。通過試驗確定該型電池初次恒流值I (1) ,并減小階段恒流充電的電流下降幅度。如果降低充電電流后，達到充電終止容量梯度值的時間很短(設(shè)定一個最小充電時間) ,則適當(dāng)增大電流下降的幅度。

　　(3) 將電池溫度設(shè)為充電安全保障控制參數(shù)。設(shè)置電池最高溫度限定值，在充電過程中，如果電池溫度達到了限定值，立即停止充電。當(dāng)電池溫度降至正常溫度時，適當(dāng)減小充電電流繼續(xù)充電，直到該段恒流充電結(jié)束。