電動汽車快速充電技術(shù)研究

中心議題：

* 智能化變脈沖充電技術(shù)基本原理

* 分段恒流充電智能化控制技術(shù)基本原理

解決方案：

* 智能化變脈沖充電技術(shù)和分段恒流充電智能化控制技術(shù)

綠色革命的一個重要體現(xiàn)是綠色交通，電動汽車應(yīng)運而生，其市場需求量也呈現(xiàn)出愈來愈大的趨勢。電動汽車充電時間長，充電難是電動汽車推廣應(yīng)用的一個難題。因此，快速充電技術(shù)的研究對電動汽車的發(fā)展影響重大，意義深遠(yuǎn)。目前，研究成果比較成熟的快速充電技術(shù)主要有智能化變脈沖充電技術(shù)和分段恒流充電智能化控制技術(shù)。

智能化變脈沖充電技術(shù)基本原理：

變脈沖快速充電系統(tǒng)主要由整流器和功率轉(zhuǎn)換器組成，如圖(1)所示。

快速充電器根據(jù)實時檢測到的電池組的端電壓、充電電流、溫度、動態(tài)內(nèi)阻等信息，按照馬斯充電定律，通過采用智能控制算法實施對充電電流脈沖寬度T1、間歇時間T2、放電電流脈沖T3的分段調(diào)節(jié)，以消除被充電電池組的電極化現(xiàn)象，使電池組時刻處于較佳的電流接受狀態(tài)，提高充電速度和充電效率。具體控制過程是，首先用較寬的充電脈沖進(jìn)行充電，蓄電池的端電壓上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)充電時間T1時，充電器暫停充電，當(dāng)充電間歇時間達(dá)到T2時充電器繼續(xù)充電，如此反復(fù)，如圖(2)所示。

當(dāng)電壓上升到設(shè)定的電壓值V1時，根據(jù)程序的設(shè)定，減小充電脈沖占空比，并給蓄電池充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到設(shè)定值V2時，充電器間歇暫停充電;根據(jù)反饋電壓自動調(diào)節(jié)輸出脈沖的占空比，經(jīng)過短時間停止充電，蓄電池的極化電壓迅速下降，如此反復(fù)循環(huán)，直至達(dá)到蓄電池組的充電終止電壓V3。

該快速充電器首次實現(xiàn)了按照被充電電池的實際充電狀態(tài)(電流、電壓、溫度、動態(tài)內(nèi)阻等)對脈沖充電器充電脈沖實施智能化的實時調(diào)節(jié)，將充電器和被充電電池上升為一個系統(tǒng)問題綜合考慮，通過引入智能化調(diào)節(jié)算法，使該充電器具有更廣泛的適用性。

分段恒流充電智能化控制技術(shù)基本原理：

分段恒流充電智能化控制電路如圖(3)所示。該電路采用 CPU 控制，可對充電電池和充電環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，對電池充電進(jìn)行計時，采用充電過程中電池的電壓和電流，對分段恒流充電過程進(jìn)行控制。

分段恒流充電使電池的實際充電電流曲線接近充電可接受電流曲線，是實現(xiàn)電池快速充電的有效方法。采用容量梯度法確定恒流充電終止標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，減小階梯恒流充電電流下降梯度，并輔以電池溫度過高則停止充電的保護(hù)控制，可實現(xiàn)動力電池的智能化快速充電控制。

首先，分段恒流充電智能化控制技術(shù)的階段恒流充電終止標(biāo)準(zhǔn)采用容量梯度法，即采用容量梯度參數(shù) dU / dC 作為階段恒流充電終止判斷標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)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(jìn)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。

其次，分段恒流充電智能化控制技術(shù)通過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。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(dá)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。分段恒流充電電流曲線如圖(4)所示。

最后，分段恒流充電智能化控制技術(shù)的充電安全保障控制參數(shù)設(shè)為電池溫度。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(dá)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，從而起到保障充電安全的效果。

試驗結(jié)果表明，智能化變脈沖充電技術(shù)和分段恒流充電智能化控制方法均可有效縮短充電時間，提高充電效率，延長電池使用壽命。