电动车电池的分段恒流充电方案

　　根据电池的容量初步设定t ( n) 、I ( n) 和U ( n) ,进行充电试验，充电过程中根据实际情况对t ( n) 、I ( n) 和U ( n) 进行调整，然后再进行下一次充电试验。每次充电的电池初始状态均为3 h率完全放电，对各次试验的充电时间、充电效率和电池温升等数据进行分析比较，从中选定充电时间最短、电池温升比较小的充电过程，其各阶段的控制参数和充入的电量如表1 和表2 所示，分段恒流充电电流曲线如图2 所示。

　　通过对试验结果进行分析，可得出如下结论：

　　(1) 各段恒流值I ( n) 的梯度宜适当减小。对比电池温升情况及各段恒流充电终止状况相近的几次分段恒流充电过程发现，对于充足电所用时间而言，5 段恒流充电的时间最短，而4 段恒流充电的时间短于3 段恒流充电的时间。因此，适当减小各段恒流值下降梯度(分段数增加) ,可使实际充电电流曲线更接近充电可接受电流曲线。

　　(2) 设定各恒流段充电时间t ( n) 的作用不大。用定时器控制各恒流段充电时间t ( n) 比较容易实现，然而由于电池在恒流充电开始时的荷电状态不同或因电池容量衰减导致充电可接受电流减小时，最佳的恒流充电时间也随之改变。电池状态的不确定使最佳充电时间很难确定。在试验中常出现以下现象：某段恒流充电到了设定的充电时间，但充电电压离终止电压相差还很远，这时，本试验选择了在该恒流值下继续充电，直至充电电压达到终止电压;某段恒流充电设定的充电时间还未到，但电池已大量析气(电解液“沸腾”) ,且充电电压已高于设定的终止电压或电池温度升至限定值，这种情况下，充电器会立即停止该段恒流充电，自动转入下一阶段。由此可见，在自动控制充电过程中，设定充电时间的作用不大。

　　(3) 电池温度不宜单独作为分段恒流充电控制参数。理论上，在开始充电时电池荷电状态不同的情况下，电池温度均可用作各阶段恒流充电的自动停止控制参数。但是，温度传感器的误差和滞后性容易造成电池过充电，因此不宜单独采用电池温度作为分段恒流充电终止控制参数。

　　(4) 终止电压参数U ( n) 对异常情况的自适应性较差。将不同恒流值下的终止电压设为控制参数，可自适应电池开始充电时的荷电状态和电池使用过程中充电可接受电流的变化，且控制也比较简单。但是，当电池的性能出现异常变化时，原来设定的终止电压可能会过高或过低，导致电池过充电或过早降低充电电流而延长了整个充电时间。此外，在不同的恒流充电阶段，电池内部的充电极化程度也不同，接近可接受电流极限时的充电电压上升速率也会有明显的差别，要准确地设置各种恒流充电状态下的终止电压难度很大。

　　2 电池分段恒流充电的智能化控制

　　2. 1 　分段恒流充电智能化控制方案

　　根据分段恒流充电试验的结果与分析，对分段恒流充电控制方案作了如下调整：

　　(1) 采用容量梯度法确定阶段恒流充电终止标准。通过理论分析和大量试验研究，本文认为采用容量梯度参数dU/ dC 作为阶段恒流充电终止判断标准较为适宜。按该型电池恒流充电特性曲线确定充电终止容量梯度参数，充电过程中控制器以设定的频度对充电电压进行采样，计算I ( n) 下的容量梯度值，并与设定的充电终止容量梯度标准进行比较，根据比较结果判断是否终止当前阶段恒流充电。

　　(2) 减小各段恒流值下降梯度。通过试验确定该型电池初次恒流值I (1) ,并减小阶段恒流充电的电流下降幅度。如果降低充电电流后，达到充电终止容量梯度值的时间很短(设定一个最小充电时间) ,则适当增大电流下降的幅度。

　　(3) 将电池温度设为充电安全保障控制参数。设置电池最高温度限定值，在充电过程中，如果电池温度达到了限定值，立即停止充电。当电池温度降至正常温度时，适当减小充电电流继续充电，直到该段恒流充电结束。