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          電動(dòng)汽車(chē)鉛酸蓄電池智能充電及其策略

          作者: 時(shí)間:2012-12-11 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要 為提高壽命和續(xù)航能力,實(shí)現(xiàn)蓄電池高效、快速充電,設(shè)計(jì)了一種系統(tǒng)。硬件采用DC/DC正激變換電路實(shí)現(xiàn)功率的轉(zhuǎn)換,同時(shí)以單片利為智能控制核心,并利用DS18B20采集電池溫度。軟件上根據(jù)蓄電池快速充電原理,提出一種分階段定電流和正負(fù)脈沖相結(jié)合的新型充電控制。利用模塊化設(shè)計(jì)方法,完成各功能模塊設(shè)計(jì),以及利用數(shù)字PI算法實(shí)現(xiàn)分階段電流恒定。實(shí)驗(yàn)證明,采用新型控制系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電,減少了充電時(shí)間,提高了充電效率。
          關(guān)鍵詞 ;正激變換;控制;模塊設(shè)計(jì)

          隨著石油能源不斷消耗,以其節(jié)能環(huán)保特性被世界各國(guó)研究和推廣。然而動(dòng)力電池一直是制約發(fā)展的最大瓶頸。閥控免維護(hù)(VRLA)憑借其制造成本低、容量大、電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)成為電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。但若蓄電池使用不當(dāng),其壽命會(huì)大大縮短。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),充電過(guò)程對(duì)電池壽命影響最大,放電過(guò)程影響相對(duì)較小。因此充電系統(tǒng),對(duì)蓄電池的壽命起決定性影響。
          傳統(tǒng)的充電方法是通過(guò)加大充電電流,達(dá)到快速充電的目的。但大電流充電必然會(huì)導(dǎo)致蓄電池過(guò)流、過(guò)溫、極板極化等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響蓄電池壽命。若以小電流慢充,雖然對(duì)蓄電池壽命影響較小,但充電時(shí)間會(huì)相對(duì)延長(zhǎng)。為解決充電時(shí)間與電池壽命的矛盾問(wèn)題,通過(guò)對(duì)蓄電池充電過(guò)程內(nèi)部化學(xué)特性的了解,提出一種新的充電控制策略,實(shí)現(xiàn)蓄電池高效、快速、無(wú)損害充電。

          1 充電控制策略
          1.1 快速充電技術(shù)的理論基礎(chǔ)
          20世紀(jì)60年代,美國(guó)科學(xué)家馬斯以最低析氣率為前提,提出蓄電池能夠接受的最大充電電流和可以接受的充電電流曲線,其方程為
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          式中,i為任意時(shí)刻t時(shí)的蓄電池可接受充電電流;I0為最大可接受充電電流;a為衰減率常數(shù),也稱(chēng)為充電可接受比。
          1972年,馬斯又在第二屆電動(dòng)汽車(chē)大會(huì)上提出了著名的馬斯三定律,奠定了快速充電的基礎(chǔ)。
          第一定律:一個(gè)蓄電池以任何給定電流放電,它的充電接受率a和放電容量C的平方根成反比,即
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          式中,K為放電電流常數(shù);C為蓄電池放電的容量。
          第二定律:對(duì)于任何給定的放電深度,一個(gè)蓄電池的充電接受率a和放電電流Id的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系。即
          a=K2lgkId (3)
          式中,K2為放電量常數(shù),視放電深度而定;k為放電常數(shù)。
          第三定律:一個(gè)蓄電池經(jīng)幾種放電率放電,其充電接受電流是各個(gè)放電率下接受電流之和。即
          It=I1+I2+I3+… (4)
          式中,I1,I2,I3,…為各放電率下的充電電流。
          馬斯三定律表明,在充電過(guò)程中,當(dāng)充電電流接近蓄電池可接受充電電流曲線時(shí),適時(shí)的停止充電,并在停止過(guò)程中加入放電脈沖,可以消除極化現(xiàn)象,提高蓄電池的充電接受能力,從而大幅提高充電速度,對(duì)蓄電池的容量和壽命不造成影響。
          1.2 充電控制策略
          根據(jù)馬斯三定律的理論基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)以12 V/12 AH為對(duì)象,設(shè)計(jì)的充電控制策略,將充電過(guò)程分為三個(gè)階段:大電流恒流、正負(fù)脈沖快速充電、恒壓補(bǔ)足充電,如圖1所示。該蓄電池額定電壓為12 V,充滿(mǎn)電時(shí)端電壓約為14.7 V,放完電時(shí)端電壓約為10.8 V,充放電過(guò)程中電池溫度若達(dá)到45℃,蓄電池極化現(xiàn)象嚴(yán)重、極板活性物質(zhì)開(kāi)始脫落。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/196208.htm

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