几种常见的纯电动汽车动力电池的充电方法

　　纯电动汽车的电能补充可以划分为两种模式，即充电模式和换电模式。其中换电又被称为机械充电，是通过直接更换已充电的动力蓄电池来达到电动汽车电能补充的目的。

　　纯电动汽车动力蓄电池放电后，用直流电源连接动力蓄电池，将电能转化为动力蓄电池的化学能，使它恢复工作能力，这个过程称为动力蓄电池充电。动力蓄电池充电时，动力蓄电池正极与充电电源正极相连，动力蓄电池负极与充电电源负极相连，充电电源电压必须高于动力蓄电池的总电动势。

　　合适的充电方式不仅能够最大限度地发挥电池的容量，而且可以延长电池的使用寿命。纯电动汽车的充电方法包括常规充电方式和快速充电方式。

　　常规充电方式有恒电流充电方法、恒电压充电方法和阶段充电方法等几种．常规充电方式以较低的充电电流对电动车进行充电，一般充电时间较长，可达10~20h；常规充电方式的充电器安装成本比较低，电动汽车家用充电设施（车载充电机）和汽车充电站多采用这种充电方式。充电时段可以充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本，提高充电效率，并延长电池的使用寿命。

　　快速充电方式有脉冲式充电法、变电流间歇充电方法、变电压间歇充电方法等几种，这里介绍常见的和基本的充电方法．快速充电方式以较高的充电电流在短时间内为蓄电池充电，充电时间短，可在10-30min完成，快速充电方式的充电器安装成本相对较高，充电效率较低，对电池寿命也有一定的影响。

　　（1）恒压充电方法

　　恒压充电是最基本的控制方式，电池端电压和电流的关系如图1所示。开始时，给定一个期望电压值，系统开始充电，充电电流随充电的进行不断减小；当充电电流小于一定值后，充电过程结束。恒压充电的最大特点就是控制简单，由于充电终期只有很小的电流流过，所以析气量小，能耗低；但由于充电初期充电电流过大，容易对电池极板造成冲击，严重时会损坏电池；恒压充电方式一般用于电池中途的补给充电，在开始充电阶段，一定要加保护措施，限制电流的最大值。

　　图1 恒压充电方法

　　图2 恒流充电方法

　　（2）恒流充电方法

　　恒流充电方法的控制过程如图2所示。开始时，充电器以恒定较大电流为电池充电，电池将要充满时，改用恒定的小电流为电池充电，进入浮充阶段，浮充的作用是为了补偿电池自放电的影响。这种方法能对电池组中的落后电池完全充电，消除电池电压的不平衡；但这种方法充电时间很长，析气严重，能耗高；恒流充电方法是目前广泛使用的一种充电方法。

　　（3）阶段充电方法

　　常用的分阶段充电方法有二阶段充电法和三阶段充电法。二阶段充电法的控制过程如图3所示，三阶段充电法的控制过程如图4所示。二阶段法采用恒流方法和恒压方法相结合，首先以恒流充电至预定的电压值，然后改为恒压方法完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段所保持的恒定电压。

　　图3 二阶段充电方法

　　图4 三阶段充电方法

　　三阶段充电方法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒压充电。二阶段充电方法首先以恒流充电至预定的电压值，然后改为恒压，前两阶段之间的转换电压一般也是第二阶段所保持的恒定电压，当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段进行恒流充电，后两阶段之间的转换电流一般就是第三阶段所保持的恒定电流。这种方法可以将出气量减到最少。

　　（4）脉冲充电方法

　　脉冲充电方法首先是用脉冲电流对动力蓄电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，如图5所示。脉冲充电方法遵循动力蓄电池固有的充电接受率，能够提高动力蓄电池充电接受率，从而打破了动力蓄电池充电接受曲线的限制。

　　如图5所示，充电脉冲使动力蓄电池充满电量，间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了动力蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使动力蓄电池可以吸收更多的电量。这种充电方法增大放电容量，减少电池发热，提高充电效率；缩短了充电时间，不产生大量气体和热量，但充电能量转化效率低，对动力蓄电池损害较大。

　　图5 脉冲充电方法

　　图6 变电流间歇充电方法

　　（5）变电流间歇充电方法

　　变电流间歇充电法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，其特点是将脉冲充电中恒流充电阶段改为限制充电电压改变充电电流间歇充电，其充电过程如图6所示。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期采用恒定电压充电，直到电池恢复至完全充电态。变电流间歇充电方法通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了动力蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行。

　　（6）变电压间歇充电方法

　　变电压间歇充电方法与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段不是间歇恒流充电。而是间歇恒压充电，其充电过程如图7所示。这种方法更加符合最佳充电的充电曲线。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合动力蓄电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。