【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在 放電過(guò)程結(jié)束后給 它內(nèi)部的 化學(xué)物質(zhì)一個(gè)恢復(fù)過(guò)程， 這個(gè)時(shí)候需要 以 某種中程度上相對(duì)來(lái)說(shuō)較 小的電流 來(lái)給電池 充電， 在它的 端電壓 增達(dá)到某一數(shù)值后 ，然后用恒壓恒流充電方 法采用 大電流 來(lái)給電池 充電， 即為 涓流充電。涓流充電 的時(shí)候能使 電流 恒定而 且 數(shù)值 比較小，隨著電池狀態(tài)恢復(fù)，整流器 的 電壓 會(huì)隨著電池狀態(tài)而 升高， 因此涓流充電實(shí)際上 是 跟 恒流充電 非常相似的充電 方 法 。 一般比較多用的 充電方法有 是 二階 跟 三階段充電 的方 法。 二階段 充電 法 是一種很快的充電方法，它把恒定的電壓值跟恒定的電流值 結(jié)合 起來(lái)一起充電 ，如圖 3． 3所示 。 起始階段 ，電流 值保持不變對(duì)電池進(jìn)行 充電 一直充電到設(shè)定好 的電壓值， 過(guò)了此階段后換成以 恒 定 電壓 值充完電池內(nèi)剩下的空間 。 下一 階段的恒 值 電壓 就是通常情況下 轉(zhuǎn)換電壓 ，這就是二階段充電法 。 三階段充電法 是充電過(guò)程中有三個(gè)階段充電，第一階段和第三階段充電電流恒定 ， 第二段采用的是 用恒 定 電壓 值 充電，如圖 3． 4所示。在 電流 減小至默認(rèn) 值的 時(shí) 候 ， 充電過(guò)程從 第二階段 很快轉(zhuǎn)換至下一階段即 第三階段。 分階段充電方法能夠把排氣量將之至低狀態(tài) ， 由于它是 快速充電， 所以該法的使用會(huì)有一些限制 。 U , It恒 流恒 壓充 電 電 流充 電 電 壓0U , IT 1T 2U 2I 1I 2I 3 快速充電方法 有的時(shí)候因?yàn)榍闆r比較急需要在最短的時(shí)間內(nèi)為電池充滿電量同時(shí)呢也是為了最大限度 利用 蓄電池 充電時(shí)候 的化學(xué)反應(yīng)速度， 減少 電池 充滿電的時(shí)間，而且還要避免充電時(shí)電池兩極出現(xiàn)的 極化現(xiàn)象， 延長(zhǎng) 蓄電池 的 使用 壽命 。 (1)脈沖充電法 脈沖充電方式 利用的是電池隔一段時(shí)間脈沖電流充電隔一段時(shí)間停止的充電方法 ， 就這樣不停地 循環(huán)，如圖 3． 5所示。 在 充電脈沖 時(shí)間內(nèi) 蓄電池 可以 充電直到充滿為止 ， 蓄電池在非充電階段 化學(xué)反應(yīng) 階段出現(xiàn)的 的氧氣和氫氣 在這段時(shí)間內(nèi) 重新 反應(yīng) ， 這樣就會(huì)順其自然解決 濃差和歐姆極化 問(wèn)題 ， 這樣也 就緩解了 蓄電池 里面的壓強(qiáng) ， 這樣就會(huì)使下一個(gè)周期的恒值電流 充電 可以更加容易 ， 這樣電池就能儲(chǔ)存更多的電量 。 這種充電方法使電池的充電更加合理電池有足夠的時(shí)間發(fā)生內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng) ， 內(nèi)部氣體產(chǎn)生量大大減少 ， 同時(shí)也增大了電池對(duì)電流的認(rèn)可度 。 這種間歇式充電方法是電池在充電方面的一項(xiàng)新技術(shù) ， 改變電池充電的時(shí)候以往的充電曲線的約束 。 it0T (2) 間歇變電流 充電法 該充電方法利用的是將脈沖 階段 與恒流充電 階段 相結(jié)合的 一種 方法 ， 它的充電方法是將一段間隔恒值電流段變換成限制電壓段 變化電流值 。 剛開始階段 的 每段 實(shí)行 電流 不恒定的階段性 充電 策略 ， 在這種情況下力求把給電池 充電 的 電流 值高一些 ， 目的就是在有限的時(shí)間之內(nèi)給電池沖進(jìn)去更多的電量 。 在最后的充電階段選擇 恒壓的方法給電池供給能量 ， 在電池的電量過(guò)度充滿后 ， 把它的狀態(tài)最大限度的回到狀態(tài)經(jīng)過(guò)間斷式充電，在休息時(shí)間內(nèi)它內(nèi)部的產(chǎn)生的氣體反應(yīng)而消耗掉，從而解決了氣體在其內(nèi)部過(guò)度積攢而導(dǎo)致壓強(qiáng)增大的問(wèn)題，這樣也同時(shí)保護(hù)了電池健康狀態(tài)，延長(zhǎng)了電池的使用壽命 。通過(guò)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(shí)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，從而減輕了蓄電池 里面的 的 氣體 壓 強(qiáng) ，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使蓄電池可以吸收更多的電量。變電流間歇充電法電流電壓曲線如圖。 i / Au / Vtui0 (3)間歇 變電壓 充電法 在繼上一種方法出現(xiàn)后科學(xué)家和工程師們 又 ０ 想出另一種類似的方法了這就是電壓出現(xiàn)變化的間隔充電法 (如圖 3． 7)。這種充電模式與上一種模式區(qū)別在于起始充電的時(shí)候恒值電流變成了恒值電壓 。此充電模式大大提高了充電的效率越來(lái)越逼近了質(zhì)量最好效率最高的模式 。 恒值電壓充電的時(shí)候 因?yàn)槭请妷翰蛔兊那闆r所以就會(huì)有電池依據(jù)一定的曲線減小，這種充電模式符合我們正常充電方法，而且還有利于電池的健康狀態(tài)，利于延長(zhǎng)電池的壽命，同時(shí)也順應(yīng)了自然規(guī)律，在健康狀態(tài)下一定的時(shí)間內(nèi)給電池補(bǔ)充最多的電量 。 i / Au / Vuit 3。 3快速充電控制技術(shù) 通常情況下鎳氫電池要經(jīng)過(guò)這么幾個(gè)充電階段 ， 首先在電流值比較小的情況下給電池然后再跳到比較大的電流 在最短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充能量 ． 最后再在恒值電壓條件下將電池內(nèi)剩余容量補(bǔ)充滿 。 如果電池的電壓比較小，沒(méi)有達(dá)到默認(rèn)的預(yù)設(shè)值 的時(shí)候 ， 在這種情 形下我們就要采取小電流恒 值 充電一直到兩端的電壓值超過(guò)預(yù)設(shè)值后再轉(zhuǎn)換到 快速充電 。 如果電池的充好進(jìn)去的電量接近 85％左右時(shí)，這個(gè)時(shí)候就要切換一下充電方法，把電池從迅速的充電狀態(tài)切換到恒值電壓補(bǔ)充能量的階段，需要提醒的是再給電池充電的時(shí)候，要控制好充電流程，設(shè)計(jì)好充電過(guò)程中需要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，特別是在這個(gè)分階段充電電流一定的時(shí)候，如果說(shuō)在這一階段相 關(guān) 充電 數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)后，就要設(shè)計(jì)好程序去做出相應(yīng)的控制處理好發(fā)生的變動(dòng)， 關(guān)閉充電儀器的電源，間隔一段時(shí)間讓電池恢復(fù)到正常狀態(tài)后再繼續(xù)進(jìn)行充電的后續(xù)階段 。 因此 ， 我們利 用 控制 電池充電的相關(guān) 參數(shù) 去 控制 充電過(guò)程以達(dá)到短時(shí)間內(nèi)迅速 充 滿 電。 所以在 控制 充電的 時(shí) 候要準(zhǔn)確利用 電壓 、時(shí)間 、電流 和 溫度 等各項(xiàng)數(shù)據(jù) ， 根據(jù)這些數(shù)據(jù)做 出合適的充電策略，將各個(gè)充電階段有效合理的組合起來(lái)，下面是幾種 常用的控制方法 。 3． 3． 1時(shí)間控制 設(shè)計(jì)好以某一恒流電流進(jìn)行充電到某一階段所需要的時(shí)間，利用定時(shí)儀器在達(dá)到相應(yīng)的時(shí)間后控制充電設(shè)備的開關(guān)，執(zhí)行是否要關(guān)閉當(dāng)前充電的階段，進(jìn)入下一狀態(tài)充電階段，利用時(shí)間來(lái)控制設(shè)備儀器比較容易而且也很方便，但是事物都有兩面性，有利的時(shí)候也就會(huì)有不利的時(shí)候，電池在充電過(guò)程中如果他 的狀態(tài)發(fā)生變化這時(shí)候預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)可能就不準(zhǔn)確了，不能有效控制電池的充電狀態(tài) ，不能隨著電池的變化而做出相應(yīng)的調(diào)整，很多不定因素的影響都會(huì)使時(shí)間控制出現(xiàn)問(wèn)題，因此在恒流 控制等有些情況下這個(gè) 控制法不適合。 3． 3． 2溫度控制 在可接受的恒值電流充電階段電池的內(nèi)部溫度會(huì)升高，在升高到程序里預(yù)先設(shè)定好的 數(shù)據(jù) 時(shí)，程序就會(huì)控制外部設(shè)備的開關(guān)，將其關(guān)閉以 作 保護(hù)處理，在起始充電階段采用溫度的數(shù)據(jù)控制能夠是 可以 和所有階段停止的時(shí)候的相關(guān)控制聯(lián)系的，但是它的準(zhǔn)確度和延遲的性質(zhì)會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)度 的 充電，所以不能僅僅把溫度作為控制的量 。把它關(guān)閉以 作 保護(hù)處理，在起始充電階段采用溫度的數(shù)據(jù)控制能夠是可以和所有階段停止的時(shí)候的相關(guān)控制聯(lián)系的，但是它的準(zhǔn)確度和延遲的性質(zhì)會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)度 的 充電，所以不能僅僅把溫度作為控制的量。 3． 3． 3電壓控制 在可接受的恒值電流充電階段電池的電壓，在超過(guò)這個(gè)預(yù)先設(shè)定好的電壓值之后，在電池管理系統(tǒng)程序的 控制 管理下 電壓超過(guò)之后，在 DSP主控制芯片作用下關(guān)閉外部充電設(shè)備結(jié)束這一階段的充電 。 這種電壓 控制 法可以再程序控制下順應(yīng)電池的荷電狀態(tài)以及在這個(gè)充電方法中電流會(huì)出現(xiàn)的變化， 此 控制方法很容易，當(dāng)然在控制中也會(huì)有問(wèn)題， 就是在電池的某些特性出現(xiàn) 故障 變化時(shí) ，預(yù)先設(shè)置好的電壓就不再適合相應(yīng)的控制了，可能會(huì)因?yàn)轭A(yù)先設(shè)定的參數(shù)值太大而導(dǎo)致電池在充電過(guò)重 。 3． 4智能 系統(tǒng) 充電方法 智能系統(tǒng) 充電 的特點(diǎn)是它的充電速度非?？?， 它的研究重點(diǎn)是怎么樣才能使電池在最少的時(shí)間內(nèi)快速穩(wěn)定地恢復(fù) 。 再給電池充電過(guò)程中的要求是確保以大電流迅速地給電池補(bǔ)充電量，在短時(shí)間內(nèi) 充滿多少電量就要提供至少多大的電流，這就是要重點(diǎn)研究的問(wèn)題，要充分考慮到電池的承受電流，不能超過(guò)這一數(shù)值，否則電池就會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，不利于安全充電，按照鎳氫電池的相關(guān)數(shù)據(jù)做好充電的相關(guān)策略， 在安全充電的情況下大電流給電池迅速充電。 電池極化是困擾 著 電池 地 快速充電的 一大難題 ， 鎳氫 電池充電 如果 時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì) 產(chǎn)生 充電 的 監(jiān)測(cè) 很慢 ， 而且會(huì)損耗很多電 ，電池內(nèi)部 如果發(fā)生 極化 的問(wèn)題 ，就會(huì)把電池的壽命嚴(yán)重折損 ， 既不安全又浪費(fèi)了電池，給環(huán)境帶來(lái)大的污染，同時(shí)這樣也違背了 智能充電 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 。 根據(jù)蓄電池可接受充電電流定律以及馬斯三定律，可知在充電過(guò)程中，當(dāng)充電電流接近蓄電池固有充電曲線時(shí)，適時(shí)地對(duì)蓄電池進(jìn)行反向電流放電，可以提高蓄電池的充電接受能力，也就是說(shuō)通過(guò)反向大電流放電，可以提高蓄電池的充電速度，縮短充電時(shí)間。 因此，我們制定了多段段恒流充電與脈沖放電相結(jié)合的充電策略，如圖 3． 8所示。多段段恒流充電的每段恒流充電電流波形由一組脈沖波形組成，整個(gè)波形逼近蓄電池可接受充電電流曲線。 所以，智能充電系統(tǒng)在初期根據(jù)電池組狀態(tài)確定是否需要涓流充電；在快速充電上采用多階段恒流充電與脈沖充電相結(jié)合的充電方法，通過(guò)負(fù)脈沖反向放電，并在快速充電過(guò)程中短時(shí)間的停止充電，從而防止電池組出現(xiàn)過(guò)充，并能夠消除或減少極化現(xiàn)象，這與馬斯三定律是符合的；在充電后期采用定電壓對(duì)電池組迸行補(bǔ)足充電直至電池組電量達(dá)到額定電量。這種策略能夠保證電池組充電 的快速性，提高充電效率，同時(shí)很好地解決普通快速充電所導(dǎo)致的硫化問(wèn)題，保證了電池組的循環(huán)使用壽命，因此這種方案是合理的 ti / A0理 想 充 電 曲 線充電電流充 電 時(shí) 間均衡充電 因?yàn)?均衡充電 電路的 設(shè)計(jì) 很不簡(jiǎn)單 ， 涉計(jì)很多方面比較深的知識(shí)，所以本設(shè)計(jì)在這里只做一下關(guān)于理論方面的 研究介紹 。 因?yàn)楸倦姵毓芾硐到y(tǒng)中要串聯(lián)很多電池（３８４節(jié)） ， 所以這么多的電池之間出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象很容易出現(xiàn)，因此在給這么多的電池串聯(lián)充電的時(shí)候要考慮到均衡 ， 這對(duì)電池的充電特別重要，關(guān)系到電池的壽命和安全狀態(tài) 。 在給蓄電池充電過(guò)程中對(duì)于 那些容量較低的電池要用 去硫化的充電模式，使這些電池回到原先健康狀態(tài)，至于那些快要充滿的要繼續(xù)沖直 到充 滿為止，所以這一過(guò)程中的各項(xiàng)狀態(tài)都要達(dá)到 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 (1)啟動(dòng) 在電池的不一致顯現(xiàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)檢驗(yàn)我們可以從兩個(gè)方面來(lái)決定要不要 啟動(dòng)這種充電模式，第一個(gè)是電池組將要充滿電的時(shí)候根據(jù)各單體電壓之間的差距來(lái)判斷是否需要 均充，第二個(gè)是在充滿電的時(shí)候電池的電壓和電流是不是都達(dá)到規(guī)定值。 (2電流大小 這種方法充電的時(shí)候那些容量很小的電池還在繼續(xù)全部充電，但是由于這些電池里面的化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題，這些電池接收的電流不會(huì)變大 了一般比較小，這個(gè)時(shí)候如果加大電流，化學(xué)反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生很多氣泡反而會(huì)阻礙電池回到原容量，的析氣反應(yīng)而影響其恢復(fù)容量 。 (3)終止 在用均 衡 充充電時(shí) 的 時(shí)間要把握好，不能太長(zhǎng) （浪費(fèi)電能） 也不能太短 （達(dá)不到這樣做的目的） ， 而且這樣對(duì)電池的損害也是很大的 。 依照電池中最高電壓值充電到最大值所維持需要的時(shí)間來(lái)決斷是不是要終止 。 容量預(yù)測(cè)（ SOC） 計(jì)算電池 的 荷電狀態(tài)是電池管理系統(tǒng) 一大 重 點(diǎn)和 難 點(diǎn)，由于電池的工作環(huán)境比較難預(yù)測(cè)，電動(dòng)車的工作過(guò)程 又 是一個(gè) 變化很多 的過(guò)程，電池的自身狀態(tài)同時(shí)還要受到它的壽命 影響，現(xiàn)在有很 多關(guān)于 SOC 的估算方法，下文介紹幾種方法。 計(jì)量法 估計(jì) SOC 的最常用方法是 Ah 計(jì)量法，假如充電的 最初 狀態(tài)是 SOC0,則 SOC的 現(xiàn)在的 狀 態(tài)是： ??? tC IdtSO CSO C N 010 ? 其中 I 是電池電流， NC 是額定容量； ? 是充電效率， 它是一個(gè)變量 ； I 是 鎳氫 電池 的充電 電流 。 在 Ah 計(jì)量法 中會(huì)遇到的 問(wèn)題： 量取的 電流值 誤差大不精確 ，會(huì)導(dǎo)致 SOC的 計(jì)算 值 出現(xiàn) 偏差 ，而且 誤差 會(huì) 隨 著不停地積累 使 誤差變得 越來(lái)越大，電流波動(dòng)較大 和溫 度特高的 狀態(tài)下 都會(huì)使 誤差 變得 很大 很大， 可以利用 高性能電流傳感器實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量， 不過(guò)這種方法花錢要多一些 ，通過(guò)大量 的 實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)測(cè)量電池的充電 的 效率， 這樣就可以找出電池有關(guān)它的充 電效率的 實(shí)用 公式。 各種各樣的 電動(dòng)汽車都可 以 采用這個(gè)方法，如果電流測(cè)量值 數(shù)據(jù)精 確 ， 并且有 相當(dāng)多數(shù)據(jù)來(lái)的估計(jì)其起始的 狀態(tài)，這是估計(jì) SOC 的一種 既簡(jiǎn)單又 可靠 實(shí)用 的 好 方法。 電池 的電 阻有 兩種即交流 與直流內(nèi)阻 ， 這兩個(gè)電阻跟 SOC 數(shù)量關(guān)系很近，所謂的交流阻抗是一個(gè)復(fù)數(shù)的變量，指電池的單體電壓 同他的電流之比值 ，表示的是電池反抗交流電的一種能力，可以 通過(guò) 交流阻抗儀器去測(cè)量它的電阻值 ，溫度對(duì)交流阻抗的影響很大。 所謂電池內(nèi)阻是指電池反抗直流電的能力，它是指在同一時(shí)刻電壓的變化量同電流的變化量之比，實(shí)際中把電池在開路狀態(tài)以恒定的數(shù)量值放電或者充電，在同一時(shí)間里負(fù)載的電壓減去開路的電壓然后用這個(gè)差值與電流作比值就得到了直流內(nèi)阻，在放電的后期鎳氫電池 ，很顯然直流內(nèi)阻會(huì)變大，這樣就可以用來(lái)估量電池的 SOC 值了。時(shí)間段會(huì)影響直流電阻的數(shù)值，如果時(shí)間段不到 10 毫秒，那么這個(gè)時(shí)候僅能使用歐姆電阻才可以檢測(cè)到；如 果時(shí)間段很長(zhǎng)內(nèi)阻的測(cè)量