幾種常見的純電動汽車動力電池的充電方法

　　純電動汽車的電能補充可以劃分為兩種模式，即充電模式和換電模式。其中換電又被稱為機械充電，是通過直接更換已充電的動力蓄電池來達(dá)到電動汽車電能補充的目的。

　　純電動汽車動力蓄電池放電后，用直流電源連接動力蓄電池，將電能轉(zhuǎn)化為動力蓄電池的化學(xué)能，使它恢復(fù)工作能力，這個過程稱為動力蓄電池充電。動力蓄電池充電時，動力蓄電池正極與充電電源正極相連，動力蓄電池負(fù)極與充電電源負(fù)極相連，充電電源電壓必須高于動力蓄電池的總電動勢。

　　合適的充電方式不僅能夠最大限度地發(fā)揮電池的容量，而且可以延長電池的使用壽命。純電動汽車的充電方法包括常規(guī)充電方式和快速充電方式。

　　常規(guī)充電方式有恒電流充電方法、恒電壓充電方法和階段充電方法等幾種．常規(guī)充電方式以較低的充電電流對電動車進(jìn)行充電，一般充電時間較長，可達(dá)10~20h；常規(guī)充電方式的充電器安裝成本比較低，電動汽車家用充電設(shè)施（車載充電機）和汽車充電站多采用這種充電方式。充電時段可以充分利用電力低谷時段進(jìn)行充電，降低充電成本，提高充電效率，并延長電池的使用壽命。

　　快速充電方式有脈沖式充電法、變電流間歇充電方法、變電壓間歇充電方法等幾種，這里介紹常見的和基本的充電方法．快速充電方式以較高的充電電流在短時間內(nèi)為蓄電池充電，充電時間短，可在10-30min完成，快速充電方式的充電器安裝成本相對較高，充電效率較低，對電池壽命也有一定的影響。

　?。?）恒壓充電方法

　　恒壓充電是最基本的控制方式，電池端電壓和電流的關(guān)系如圖1所示。開始時，給定一個期望電壓值，系統(tǒng)開始充電，充電電流隨充電的進(jìn)行不斷減??；當(dāng)充電電流小于一定值后，充電過程結(jié)束。恒壓充電的最大特點就是控制簡單，由于充電終期只有很小的電流流過，所以析氣量小，能耗低；但由于充電初期充電電流過大，容易對電池極板造成沖擊，嚴(yán)重時會損壞電池；恒壓充電方式一般用于電池中途的補給充電，在開始充電階段，一定要加保護措施，限制電流的最大值。

　　圖1 恒壓充電方法

　　圖2 恒流充電方法

　　（2）恒流充電方法

　　恒流充電方法的控制過程如圖2所示。開始時，充電器以恒定較大電流為電池充電，電池將要充滿時，改用恒定的小電流為電池充電，進(jìn)入浮充階段，浮充的作用是為了補償電池自放電的影響。這種方法能對電池組中的落后電池完全充電，消除電池電壓的不平衡；但這種方法充電時間很長，析氣嚴(yán)重，能耗高；恒流充電方法是目前廣泛使用的一種充電方法。

　　（3）階段充電方法

　　常用的分階段充電方法有二階段充電法和三階段充電法。二階段充電法的控制過程如圖3所示，三階段充電法的控制過程如圖4所示。二階段法采用恒流方法和恒壓方法相結(jié)合，首先以恒流充電至預(yù)定的電壓值，然后改為恒壓方法完成剩余的充電。一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段所保持的恒定電壓。

　　圖3 二階段充電方法

　　圖4 三階段充電方法

　　三階段充電方法在充電開始和結(jié)束時采用恒電流充電，中間用恒壓充電。二階段充電方法首先以恒流充電至預(yù)定的電壓值，然后改為恒壓，前兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓一般也是第二階段所保持的恒定電壓，當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時，由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段進(jìn)行恒流充電，后兩階段之間的轉(zhuǎn)換電流一般就是第三階段所保持的恒定電流。這種方法可以將出氣量減到最少。

　?。?）脈沖充電方法

　　脈沖充電方法首先是用脈沖電流對動力蓄電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環(huán)，如圖5所示。脈沖充電方法遵循動力蓄電池固有的充電接受率，能夠提高動力蓄電池充電接受率，從而打破了動力蓄電池充電接受曲線的限制。

　　如圖5所示，充電脈沖使動力蓄電池充滿電量，間歇期使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了動力蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使動力蓄電池可以吸收更多的電量。這種充電方法增大放電容量，減少電池發(fā)熱，提高充電效率；縮短了充電時間，不產(chǎn)生大量氣體和熱量，但充電能量轉(zhuǎn)化效率低，對動力蓄電池?fù)p害較大。

　　圖5 脈沖充電方法

　　圖6 變電流間歇充電方法

　?。?）變電流間歇充電方法

　　變電流間歇充電法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上，其特點是將脈沖充電中恒流充電階段改為限制充電電壓改變充電電流間歇充電，其充電過程如圖6所示。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用恒定電壓充電，直到電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。變電流間歇充電方法通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了動力蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行。

　　（6）變電壓間歇充電方法

　　變電壓間歇充電方法與變電流間歇充電方法不同之處在于第一階段不是間歇恒流充電。而是間歇恒壓充電，其充電過程如圖7所示。這種方法更加符合最佳充電的充電曲線。在每個恒電壓充電階段，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合動力蓄電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點。