電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好，但當前技術(shù)尚不成熟。因此在向市場推廣的過程中電動汽車用電池的快速充電是電動汽車研究與開發(fā)過程中的重要課題。盡管許多實用化的充電設(shè)備或商用充電器具有快速充電及均衡充電的功能，但其通常是按事先設(shè)定的充電電流對電池進行充電。

這種方法不能根據(jù)電池充電過程中的具體情況對充電電流進行調(diào)整，為了避免出現(xiàn)過充電，設(shè)定的充電電流通常偏小，因此充電時間仍然較長，而且由于不具備自適應(yīng)能力，充電過程中容易出現(xiàn)過充電現(xiàn)象，對蓄電池的壽命不利。為了在實現(xiàn)快速充電的同時又不影響電池壽命，關(guān)鍵是要使快速充電過程具有自適應(yīng)性，即根據(jù)電池的實際狀態(tài)自動調(diào)節(jié)充電電流的大小，使其始終保持在充電可接受電流的臨界值附近。

1電池快速充電的分段恒流控制

1.1快速充電方法的選擇

增大充電電流，電池極板上單位時間內(nèi)恢復(fù)的活性物質(zhì)增多，充電時間就可縮短,但過大的充電電流會損害電池。電池可接受的充電電流是有限的，且會隨充電時間呈指數(shù)規(guī)律下降。在電池充電過程中，充電電流曲線在該指數(shù)函數(shù)曲線以上時會導(dǎo)致電池電解液發(fā)生析氣反應(yīng)(過充電)，反之則不能有效縮短充電時間。理想化的電池快速充電過程是充電電流始終保持在電池充電可接受電流的極限值，即充電電流曲線與該電池的充電可接受電流曲線相重合。本文選擇容易實現(xiàn)的分段恒流充電方法。其關(guān)鍵是要確定適當?shù)姆侄魏懔鞒潆娊K止判斷標準、恒流充電分段數(shù)和各階段恒流充電電流值。

1.2分段恒流充電控制方案

要實現(xiàn)分段恒流充電的自動控制，階段恒流充電終止判斷參數(shù)可選擇充電時間、電池溫度和電池電壓等。大量的調(diào)查分析和電池充電試驗結(jié)果表明，單參數(shù)控制方法難以實現(xiàn)理想的分段恒流充電控制。

充電時間參數(shù)控制方法簡單,但電池型號不同、充電起始狀態(tài)不同,所需的充電時間也不一樣,如果單以充電時間來控制階段恒流充電的結(jié)束,容易導(dǎo)致電池過充電或延長充電時間。溫度參數(shù)控制方法的優(yōu)點是可實現(xiàn)電池溫度過高保護,但是由于環(huán)境和傳感器響應(yīng)時間延遲的影響,如果僅以電池溫度參數(shù)作為階段恒流充電終止判斷標準,也容易造成電池的過充電。電壓參數(shù)控制被認為是較好的階段恒流充電終止控制方法,但其不足也是顯而易見的,比如:不能識別因電池極板硫化而產(chǎn)生的充電電壓異常升高以及電池充電過程中出現(xiàn)的異常溫升等,從而導(dǎo)致電池充電時間延長或電池的損壞。

為了保證在各種情況下均能檢測電池的實際充電狀態(tài),并實現(xiàn)較為理想的階梯形充電電流曲線,本文綜合了充電時間、電池溫度和終止電壓3個參數(shù)作為各階段恒流充電終止判斷依據(jù),其控制流程如圖1所示。