電動車電池的分段恒流充電方案

　　根據電池的容量初步設定t ( n) 、I ( n) 和U ( n) ,進行充電試驗，充電過程中根據實際情況對t ( n) 、I ( n) 和U ( n) 進行調整，然后再進行下一次充電試驗。每次充電的電池初始狀態均為3 h率完全放電，對各次試驗的充電時間、充電效率和電池溫升等數據進行分析比較，從中選定充電時間最短、電池溫升比較小的充電過程，其各階段的控制參數和充入的電量如表1 和表2 所示，分段恒流充電電流曲線如圖2 所示。

　　通過對試驗結果進行分析，可得出如下結論：

　　(1) 各段恒流值I ( n) 的梯度宜適當減小。對比電池溫升情況及各段恒流充電終止狀況相近的幾次分段恒流充電過程發現，對于充足電所用時間而言，5 段恒流充電的時間最短，而4 段恒流充電的時間短于3 段恒流充電的時間。因此，適當減小各段恒流值下降梯度(分段數增加) ,可使實際充電電流曲線更接近充電可接受電流曲線。

　　(2) 設定各恒流段充電時間t ( n) 的作用不大。用定時器控制各恒流段充電時間t ( n) 比較容易實現，然而由于電池在恒流充電開始時的荷電狀態不同或因電池容量衰減導致充電可接受電流減小時，最佳的恒流充電時間也隨之改變。電池狀態的不確定使最佳充電時間很難確定。在試驗中常出現以下現象：某段恒流充電到了設定的充電時間，但充電電壓離終止電壓相差還很遠，這時，本試驗選擇了在該恒流值下繼續充電，直至充電電壓達到終止電壓;某段恒流充電設定的充電時間還未到，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，充電器會立即停止該段恒流充電，自動轉入下一階段。由此可見，在自動控制充電過程中，設定充電時間的作用不大。

　　(3) 電池溫度不宜單獨作為分段恒流充電控制參數。理論上，在開始充電時電池荷電狀態不同的情況下，電池溫度均可用作各階段恒流充電的自動停止控制參數。但是，溫度傳感器的誤差和滯后性容易造成電池過充電，因此不宜單獨采用電池溫度作為分段恒流充電終止控制參數。

　　(4) 終止電壓參數U ( n) 對異常情況的自適應性較差。將不同恒流值下的終止電壓設為控制參數，可自適應電池開始充電時的荷電狀態和電池使用過程中充電可接受電流的變化，且控制也比較簡單。但是，當電池的性能出現異常變化時，原來設定的終止電壓可能會過高或過低，導致電池過充電或過早降低充電電流而延長了整個充電時間。此外，在不同的恒流充電階段，電池內部的充電極化程度也不同，接近可接受電流極限時的充電電壓上升速率也會有明顯的差別，要準確地設置各種恒流充電狀態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

　　根據分段恒流充電試驗的結果與分析，對分段恒流充電控制方案作了如下調整：

　　(1) 采用容量梯度法確定階段恒流充電終止標準。通過理論分析和大量試驗研究，本文認為采用容量梯度參數dU/ dC 作為階段恒流充電終止判斷標準較為適宜。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，充電過程中控制器以設定的頻度對充電電壓進行采樣，計算I ( n) 下的容量梯度值，并與設定的充電終止容量梯度標準進行比較，根據比較結果判斷是否終止當前階段恒流充電。

　　(2) 減小各段恒流值下降梯度。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，達到充電終止容量梯度值的時間很短(設定一個最小充電時間) ,則適當增大電流下降的幅度。

　　(3) 將電池溫度設為充電安全保障控制參數。設置電池最高溫度限定值，在充電過程中，如果電池溫度達到了限定值，立即停止充電。當電池溫度降至正常溫度時，適當減小充電電流繼續充電，直到該段恒流充電結束。