電動(dòng)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(jìn)行充電試驗(yàn)，充電過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況對(duì)t ( n) 、I ( n) 和U ( n) 進(jìn)行調(diào)整，然后再進(jìn)行下一次充電試驗(yàn)。每次充電的電池初始狀態(tài)均為3 h率完全放電，對(duì)各次試驗(yàn)的充電時(shí)間、充電效率和電池溫升等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，從中選定充電時(shí)間最短、電池溫升比較小的充電過(guò)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(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(duì)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(guò)程發(fā)現(xiàn)，對(duì)于充足電所用時(shí)間而言，5 段恒流充電的時(shí)間最短，而4 段恒流充電的時(shí)間短于3 段恒流充電的時(shí)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(shí)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(shí)間t ( n) 的作用不大。用定時(shí)器控制各恒流段充電時(shí)間t ( n) 比較容易實(shí)現(xiàn)，然而由于電池在恒流充電開始時(shí)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(shí)，最佳的恒流充電時(shí)間也隨之改變。電池狀態(tài)的不確定使最佳充電時(shí)間很難確定。在試驗(yàn)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(shí)間，但充電電壓離終止電壓相差還很遠(yuǎn)，這時(shí)，本試驗(yàn)選擇了在該恒流值下繼續(xù)充電，直至充電電壓達(dá)到終止電壓;某段恒流充電設(shè)定的充電時(shí)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(huì)立即停止該段恒流充電，自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一階段。由此可見(jiàn)，在自動(dòng)控制充電過(guò)程中，設(shè)定充電時(shí)間的作用不大。

　　(3) 電池溫度不宜單獨(dú)作為分段恒流充電控制參數(shù)。理論上，在開始充電時(shí)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(dòng)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(guò)充電，因此不宜單獨(dú)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(duì)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(shí)的荷電狀態(tài)和電池使用過(guò)程中充電可接受電流的變化，且控制也比較簡(jiǎn)單。但是，當(dāng)電池的性能出現(xiàn)異常變化時(shí)，原來(lái)設(shè)定的終止電壓可能會(huì)過(guò)高或過(guò)低，導(dǎo)致電池過(guò)充電或過(guò)早降低充電電流而延長(zhǎng)了整個(gè)充電時(shí)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(shí)的充電電壓上升速率也會(huì)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(yàn)的結(jié)果與分析，對(duì)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(guò)理論分析和大量試驗(yàn)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(guò)程中控制器以設(shè)定的頻度對(duì)充電電壓進(jìn)行采樣，計(jì)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。

　　(2) 減小各段恒流值下降梯度。通過(guò)試驗(yàn)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(shí)間很短(設(shè)定一個(gè)最小充電時(shí)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(guò)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(shí)，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。