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

weilezaishixiankuaisuchongdiandetongshiyoubuyingxiangdianchishouming

，guanjianshiyaoshikuaisuchongdianguochengjuyouzishiyingxing，jigenjudianchideshijizhuangtaizidongtiaojiechongdiandianliudedaxiao，shiqishizhongbaochizaichongdiankejieshoudianliudelinjiezhifujin。weici，benwenzaidianchikuaisuchongdianlilunjichushang，duifenduanhengliuchongdianfangfajinxingleshiyanyanjiu
，yiqishixiandonglidianchidezhinenghuakuaisuchongdianhejunhengchongdian。

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) ,fanzhizebunengyouxiaosuoduanchongdianshijian。lixianghuadedianchikuaisuchongdianguochengshichongdiandianliushizhongbaochizaidianchichongdiankejieshoudianliudejixianzhi

，jichongdiandianliuquxianyugaidianchidechongdiankejieshoudianliuquxianxiangzhonghe。benwenxuanzerongyishixiandefenduanhengliuchongdianfangfa
，qiguanjianshiyaoquedingshidangdejieduanhengliuchongdianzhongzhipanduanbiaozhun、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
、chongdianqishizhuangtaibutong
，suoxudechongdianshijianyebuyiyang
，ruguodanyichongdianshijianlaikongzhijieduanhengliuchongdiandejieshu
，rongyidaozhidianchiguochongdianhuoyanchangchongdianshijian。wenducanshukongzhifangfadeyoudianshikeshixiandianchiwenduguogaobaohu，danshiyouyuhuanjinghe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、設(she)置(zhi)的(de)電(dian)池(chi)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)較(jiao)高(gao)時(shi)，采(cai)取(qu)控(kong)製(zhi)溫(wen)升(sheng)法(fa)，當(dang)電(dian)池(chi)的(de)溫(wen)升(sheng)達(da)到(dao)設(she)定(ding)值(zhi)時(shi)，溫(wen)控(kong)器(qi)使(shi)充(chong)電(dian)裝(zhuang)置(zhi)停(ting)止(zhi)充(chong)電(dian)，直(zhi)到(dao)溫(wen)度(du)下(xia)降(jiang)至(zhi)適(shi)當(dang)值(zhi)時(shi)
，自(zi)動(dong)進(jin)入(ru)下(xia)一(yi)階(jie)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)。

電壓參數控製：電dian池chi的de絕jue對dui電dian壓ya可ke以yi反fan映ying電dian池chi的de充chong電dian情qing況kuang
，設she定ding某mou段duan恒heng流liu充chong電dian達da到dao或huo接jie近jin充chong電dian可ke接jie受shou電dian流liu極ji限xian值zhi的de電dian壓ya，當dang電dian壓ya達da到dao設she定ding值zhi時shi，充chong電dian裝zhuang置zhi便bian自zi動dong結jie束shu本ben階jie段duan恒heng流liu充chong電dian，進jin入ru下xia一yi階jie段duan。
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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：某mou段duan恒heng流liu充chong電dian到dao了le設she定ding的de充chong電dian時shi間jian
，但dan充chong電dian電dian壓ya離li終zhong止zhi電dian壓ya相xiang差cha還hai很hen遠yuan，這zhe時shi
，本ben試shi驗yan選xuan擇ze了le在zai該gai恒heng流liu值zhi下xia繼ji續xu充chong電dian
，直zhi至zhi充chong電dian電dian壓ya達da到dao終zhong止zhi電dian壓ya;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 zuoweijieduanhengliuchongdianzhongzhipanduanbiaozhunjiaoweishiyi。angaixingdianchihengliuchongdiantexingquxianquedingchongdianzhongzhirongliangtiducanshu，chongdianguochengzhongkongzhiqiyishedingdepinduduichongdiandianyajinxingcaiyang，jisuanI ( 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) 將(jiang)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)設(she)為(wei)充(chong)電(dian)安(an)全(quan)保(bao)障(zhang)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)。設(she)置(zhi)電(dian)池(chi)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)限(xian)定(ding)值(zhi)，在(zai)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)達(da)到(dao)了(le)限(xian)定(ding)值(zhi)，立(li)即(ji)停(ting)止(zhi)充(chong)電(dian)。當(dang)電(dian)池(chi)溫(wen)度(du)降(jiang)至(zhi)正(zheng)常(chang)溫(wen)度(du)時(shi)，適(shi)當(dang)減(jian)小(xiao)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)繼(ji)續(xu)充(chong)電(dian)
，直(zhi)到(dao)該(gai)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)結(jie)束(shu)。
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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 控(kong)製(zhi)，可(ke)對(dui)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)和(he)充(chong)電(dian)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，對(dui)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)進(jin)行(xing)計(ji)時(shi)
，采(cai)樣(yang)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)，對(dui)分(fen)段(duan)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)。 2. 3 　智能化分段恒流充電試驗研究

根gen據ju調tiao整zheng後hou的de分fen段duan恒heng流liu充chong電dian方fang案an進jin行xing充chong電dian試shi驗yan，為wei便bian於yu比bi較jiao


，采cai用yong與yu方fang案an調tiao整zheng前qian的de充chong電dian試shi驗yan所suo用yong同tong一yi型xing號hao電dian池chi
，充chong電dian初chu始shi狀zhuang態tai完wan全quan一yi樣yang。調tiao整zheng方fang案an後hou的de定ding流liu充chong電dian各ge階jie段duan的de控kong製zhi參can數shu和he充chong入ru的de電dian量liang如ru表biao3 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。