中心議題：

• 電動車電池的分段恒流充電方案
• 電池快速充電的分段恒流控製
• 電池分段恒流充電的智能化控製

解決方案：

• 采用容量梯度法確定恒流充電終止標準參數
• 以電池溫度過高則停止充電的保護控製

為wei了le在zai實shi現xian快kuai速su充chong電dian的de同tong時shi又you不bu影ying響xiang電dian池chi壽shou命ming
，關guan鍵jian是shi要yao使shi快kuai速su充chong電dian過guo程cheng具ju有you自zi適shi應ying性xing
，即ji根gen據ju電dian池chi的de實shi際ji狀zhuang態tai自zi動dong調tiao節jie充chong電dian電dian流liu的de大da小xiao，使shi其qi始shi終zhong保bao持chi在zai充chong電dian可ke接jie受shou電dian流liu的de臨lin界jie值zhi附fu近jin。為wei此ci，本ben文wen在zai電dian池chi快kuai速su充chong電dian理li論lun基ji礎chu上shang，對dui分fen段duan恒heng流liu充chong電dian方fang法fa進jin行xing了le試shi驗yan研yan究jiu，以yi期qi實shi現xian動dong力li電dian池chi的de智zhi能neng化hua快kuai速su充chong電dian和he均jun衡heng充chong電dian。

1 電池快速充電的分段恒流控製

1. 1 　快速充電方法的選擇

增(zeng)大(da)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)


，電(dian)池(chi)極(ji)板(ban)上(shang)單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)內(nei)恢(hui)複(fu)的(de)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)增(zeng)多(duo)
，充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)就(jiu)可(ke)縮(suo)短(duan)，但(dan)過(guo)大(da)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)會(hui)損(sun)害(hai)電(dian)池(chi)。電(dian)池(chi)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)是(shi)有(you)限(xian)的(de)，且(qie)會(hui)隨(sui)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)呈(cheng)指(zhi)數(shu)規(gui)律(lv)下(xia)降(jiang)。在(zai)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)曲(qu)線(xian)在(zai)該(gai)指(zhi)數(shu)函(han)數(shu)曲(qu)線(xian)以(yi)上(shang)時(shi)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)電(dian)解(jie)液(ye)發(fa)生(sheng)析(xi)氣(qi)反(fan)應(ying)(過充電) ,反fan之zhi則ze不bu能neng有you效xiao縮suo短duan充chong電dian時shi間jian。理li想xiang化hua的de電dian池chi快kuai速su充chong電dian過guo程cheng是shi充chong電dian電dian流liu始shi終zhong保bao持chi在zai電dian池chi充chong電dian可ke接jie受shou電dian流liu的de極ji限xian值zhi
，即ji充chong電dian電dian流liu曲qu線xian與yu該gai電dian池chi的de充chong電dian可ke接jie受shou電dian流liu曲qu線xian相xiang重zhong合he。本ben文wen選xuan擇ze容rong易yi實shi現xian的de分fen段duan恒heng流liu充chong電dian方fang法fa
，其qi關guan鍵jian是shi要yao確que定ding適shi當dang的de階jie段duan恒heng流liu充chong電dian終zhong止zhi判pan斷duan標biao準zhun
、恒流充電分段數和各階段恒流充電電流值。

1. 2 　分段恒流充電控製方案

要實現分段恒流充電的自動控製，階段恒流充電終止判斷參數可選擇充電時間
、電池溫度和電池電壓等。大量的調查分析和電池充電試驗結果表明，單參數控製方法難以實現理想的分段恒流充電控製。

充電時間參數控製方法簡單，但電池型號不同、充(chong)電(dian)起(qi)始(shi)狀(zhuang)態(tai)不(bu)同(tong)，所(suo)需(xu)的(de)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)也(ye)不(bu)一(yi)樣(yang)，如(ru)果(guo)單(dan)以(yi)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)來(lai)控(kong)製(zhi)階(jie)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)的(de)結(jie)束(shu)，容(rong)易(yi)導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)過(guo)充(chong)電(dian)或(huo)延(yan)長(chang)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)。溫(wen)度(du)參(can)數(shu)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)可(ke)實(shi)現(xian)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao)保(bao)護(hu)，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)環(huan)境(jing)和(he)傳感器響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)延(yan)遲(chi)的(de)影(ying)響(xiang)，如(ru)果(guo)僅(jin)以(yi)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)參(can)數(shu)作(zuo)為(wei)階(jie)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)終(zhong)止(zhi)判(pan)斷(duan)標(biao)準(zhun)，也(ye)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)電(dian)池(chi)的(de)過(guo)充(chong)電(dian)。電(dian)壓(ya)參(can)數(shu)控(kong)製(zhi)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)較(jiao)好(hao)的(de)階(jie)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)終(zhong)止(zhi)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)，但(dan)其(qi)不(bu)足(zu)也(ye)是(shi)顯(xian)而(er)易(yi)見(jian)的(de)
，比(bi)如(ru)：不(bu)能(neng)識(shi)別(bie)因(yin)電(dian)池(chi)極(ji)板(ban)硫(liu)化(hua)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)異(yi)常(chang)升(sheng)高(gao)以(yi)及(ji)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)出(chu)現(xian)的(de)異(yi)常(chang)溫(wen)升(sheng)等(deng)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)延(yan)長(chang)或(huo)電(dian)池(chi)的(de)損(sun)壞(huai)。

為了保證在各種情況下均能檢測電池的實際充電狀態，並實現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個參數作為各階段恒流充電終止判斷依據，其控製流程如圖1 所示。 分段恒流充電結束後再進行一段時間的定壓充電
，是為了確保電池能完全充足。3 個控製參數的具體控製策略如下。時間參數控製：根gen據ju電dian池chi容rong量liang和he充chong電dian電dian流liu，預yu先xian設she定ding某mou段duan恒heng流liu充chong電dian的de時shi間jian，當dang充chong電dian時shi間jian達da到dao設she定ding值zhi時shi
，通tong過guo定ding時shi器qi發fa出chu信xin號hao，結jie束shu該gai階jie段duan的de恒heng流liu充chong電dian並bing自zi動dong將jiang充chong電dian電dian流liu減jian小xiao，進jin入ru下xia一yi段duan恒heng流liu充chong電dian。

溫度參數控製：設定某段恒流充電至可接受電流極限時的電池溫度最高值，根據溫度傳感器檢測的電池溫度來控製充電裝置。當外界環境溫度較低、shezhidedianchizuigaowendujiaogaoshi，caiqukongzhiwenshengfa，dangdianchidewenshengdadaoshedingzhishi，wenkongqishichongdianzhuangzhitingzhichongdian
，zhidaowenduxiajiangzhishidangzhishi，zidongjinruxiayijieduanhengliuchongdian。

電壓參數控製：dianchidejueduidianyakeyifanyingdianchidechongdianqingkuang，shedingmouduanhengliuchongdiandadaohuojiejinchongdiankejieshoudianliujixianzhidedianya
，dangdianyadadaoshedingzhishi，chongdianzhuangzhibianzidongjieshubenjieduanhengliuchongdian，jinruxiayijieduan。
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1. 3 　分段恒流充電試驗研究

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，然後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
，其各階段的控製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，對於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於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。用定時器控製各恒流段充電時間t ( n) 比(bi)較(jiao)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)，然(ran)而(er)由(you)於(yu)電(dian)池(chi)在(zai)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)開(kai)始(shi)時(shi)的(de)荷(he)電(dian)狀(zhuang)態(tai)不(bu)同(tong)或(huo)因(yin)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)衰(shuai)減(jian)導(dao)致(zhi)充(chong)電(dian)可(ke)接(jie)受(shou)電(dian)流(liu)減(jian)小(xiao)時(shi)，最(zui)佳(jia)的(de)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)也(ye)隨(sui)之(zhi)改(gai)變(bian)。電(dian)池(chi)狀(zhuang)態(tai)的(de)不(bu)確(que)定(ding)使(shi)最(zui)佳(jia)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)很(hen)難(nan)確(que)定(ding)。在(zai)試(shi)驗(yan)中(zhong)常(chang)出(chu)現(xian)以(yi)下(xia)現(xian)象(xiang)：mouduanhengliuchongdiandaoleshedingdechongdianshijian，danchongdiandianyalizhongzhidianyaxiangchahaihenyuan，zheshi，benshiyanxuanzelezaigaihengliuzhixiajixuchongdian
，zhizhichongdiandianyadadaozhongzhidianya;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(qie)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)已(yi)高(gao)於(yu)設(she)定(ding)的(de)終(zhong)止(zhi)電(dian)壓(ya)或(huo)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)升(sheng)至(zhi)限(xian)定(ding)值(zhi)，這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)
，充(chong)電(dian)器(qi)會(hui)立(li)即(ji)停(ting)止(zhi)該(gai)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)，自(zi)動(dong)轉(zhuan)入(ru)下(xia)一(yi)階(jie)段(duan)。由(you)此(ci)可(ke)見(jian)，在(zai)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，設(she)定(ding)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)的(de)作(zuo)用(yong)不(bu)大(da)。

(3) 電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)不(bu)宜(yi)單(dan)獨(du)作(zuo)為(wei)分(fen)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)。理(li)論(lun)上(shang)
，在(zai)開(kai)始(shi)充(chong)電(dian)時(shi)電(dian)池(chi)荷(he)電(dian)狀(zhuang)態(tai)不(bu)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)均(jun)可(ke)用(yong)作(zuo)各(ge)階(jie)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)的(de)自(zi)動(dong)停(ting)止(zhi)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)。但(dan)是(shi)
，溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)誤(wu)差(cha)和(he)滯(zhi)後(hou)性(xing)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)電(dian)池(chi)過(guo)充(chong)電(dian)，因(yin)此(ci)不(bu)宜(yi)單(dan)獨(du)采(cai)用(yong)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)作(zuo)為(wei)分(fen)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)終(zhong)止(zhi)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)。

(4) 終止電壓參數U ( n) 對dui異yi常chang情qing況kuang的de自zi適shi應ying性xing較jiao差cha。將jiang不bu同tong恒heng流liu值zhi下xia的de終zhong止zhi電dian壓ya設she為wei控kong製zhi參can數shu，可ke自zi適shi應ying電dian池chi開kai始shi充chong電dian時shi的de荷he電dian狀zhuang態tai和he電dian池chi使shi用yong過guo程cheng中zhong充chong電dian可ke接jie受shou電dian流liu的de變bian化hua，且qie控kong製zhi也ye比bi較jiao簡jian單dan。但dan是shi，當dang電dian池chi的de性xing能neng出chu現xian異yi常chang變bian化hua時shi，原yuan來lai設she定ding的de終zhong止zhi電dian壓ya可ke能neng會hui過guo高gao或huo過guo低di
，導dao致zhi電dian池chi過guo充chong電dian或huo過guo早zao降jiang低di充chong電dian電dian流liu而er延yan長chang了le整zheng個ge充chong電dian時shi間jian。此ci外wai，在zai不bu同tong的de恒heng流liu充chong電dian階jie段duan，電dian池chi內nei部bu的de充chong電dian極ji化hua程cheng度du也ye不bu同tong
，接jie近jin可ke接jie受shou電dian流liu極ji限xian時shi的de充chong電dian電dian壓ya上shang升sheng速su率lv也ye會hui有you明ming顯xian的de差cha別bie，要yao準zhun確que地di設she置zhi各ge種zhong恒heng流liu充chong電dian狀zhuang態tai下xia的de終zhong止zhi電dian壓ya難nan度du很hen大da。

2 電池分段恒流充電的智能化控製

2. 1 　分段恒流充電智能化控製方案

根據分段恒流充電試驗的結果與分析，對分段恒流充電控製方案作了如下調整：

(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(zuo)為(wei)階(jie)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)終(zhong)止(zhi)判(pan)斷(duan)標(biao)準(zhun)較(jiao)為(wei)適(shi)宜(yi)。按(an)該(gai)型(xing)電(dian)池(chi)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)確(que)定(ding)充(chong)電(dian)終(zhong)止(zhi)容(rong)量(liang)梯(ti)度(du)參(can)數(shu)
，充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)控(kong)製(zhi)器(qi)以(yi)設(she)定(ding)的(de)頻(pin)度(du)對(dui)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)采(cai)樣(yang)
，計(ji)算(suan)I ( n) 下的容量梯度值
，並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) ,並減小階段恒流充電的電流下降幅度。如果降低充電電流後，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) jiangdianchiwendusheweichongdiananquanbaozhangkongzhicanshu。shezhidianchizuigaowenduxiandingzhi，zaichongdianguochengzhong，ruguodianchiwendudadaolexiandingzhi
，lijitingzhichongdian。dangdianchiwendujiangzhizhengchangwendushi
，shidangjianxiaochongdiandianliujixuchongdian，zhidaogaiduanhengliuchongdianjieshu。
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 2. 2 　分段恒流充電智能化控製電路

分段恒流充電智能化控製電路如圖3 所示。該電路采用CPU kongzhi
，keduichongdiandianchihechongdianhuanjingwendujinxingjiance
，duidianchichongdianjinxingjishi
，caiyangchongdianguochengzhongdianchidedianyahedianliu，duifenduanhengliuchongdianguochengjinxingkongzhi。 2. 3 　智能化分段恒流充電試驗研究

genjutiaozhenghoudefenduanhengliuchongdianfanganjinxingchongdianshiyan，weibianyubijiao，caiyongyufangantiaozhengqiandechongdianshiyansuoyongtongyixinghaodianchi
，chongdianchushizhuangtaiwanquanyiyang。tiaozhengfanganhoudedingliuchongdiangejieduandekongzhicanshuhechongrudedianliangrubiao3 所示，其定壓充電階段的控製參數和充入的電量與表2 中的數值相同
，調整方案後的分段恒流充電電流曲線如圖4 所示。 zaitiaozhengfanganhoudefenduanhengliuchongdianshiyanguochengzhong，dianchimeiyouchuxianwenduguogaoertingzhichongdiandeqingkuang，chongdianshijiansuoduanle
，chongdianxiaolvyetigaole，bingqiezhenggechongdianguochengjunanshedingdechengxuzidongjinxing，wanquanbuxuyaorengongganyu
，shixianlezhinenghuadekuaisuchongdian。

3 結語

caiyongrongliangtidufaquedinghengliuchongdianzhongzhibiaozhuncanshu，jianxiaojietihengliuchongdiandianliuxiajiangtidu，bingfuyidianchiwenduguogaozetingzhichongdiandebaohukongzhi

，keshixiandonglidianchidezhinenghuakuaisuchongdiankongzhi。shiyanjieguobiaoming
，zhezhonghengliuchongdiankongzhifangfakeyouxiaosuoduanchongdianshijian，tigaochongdianxiaolv
，yanchangdianchishiyongshouming。