電動汽車快速充電技術研究

中心議題：

* 智能化變脈沖充電技術基本原理

* 分段恒流充電智能化控制技術基本原理

解決方案：

* 智能化變脈沖充電技術和分段恒流充電智能化控制技術

綠色革命的一個重要體現(xiàn)是綠色交通，電動汽車應運而生，其市場需求量也呈現(xiàn)出愈來愈大的趨勢。電動汽車充電時間長，充電難是電動汽車推廣應用的一個難題。因此，快速充電技術的研究對電動汽車的發(fā)展影響重大，意義深遠。目前，研究成果比較成熟的快速充電技術主要有智能化變脈沖充電技術和分段恒流充電智能化控制技術。

智能化變脈沖充電技術基本原理：

變脈沖快速充電系統(tǒng)主要由整流器和功率轉換器組成，如圖(1)所示。

快速充電器根據(jù)實時檢測到的電池組的端電壓、充電電流、溫度、動態(tài)內阻等信息，按照馬斯充電定律，通過采用智能控制算法實施對充電電流脈沖寬度T1、間歇時間T2、放電電流脈沖T3的分段調節(jié)，以消除被充電電池組的電極化現(xiàn)象，使電池組時刻處于較佳的電流接受狀態(tài)，提高充電速度和充電效率。具體控制過程是，首先用較寬的充電脈沖進行充電，蓄電池的端電壓上升，當?shù)竭_充電時間T1時，充電器暫停充電，當充電間歇時間達到T2時充電器繼續(xù)充電，如此反復，如圖(2)所示。

當電壓上升到設定的電壓值V1時，根據(jù)程序的設定，減小充電脈沖占空比，并給蓄電池充電，當電池端電壓達到設定值V2時，充電器間歇暫停充電;根據(jù)反饋電壓自動調節(jié)輸出脈沖的占空比，經過短時間停止充電，蓄電池的極化電壓迅速下降，如此反復循環(huán)，直至達到蓄電池組的充電終止電壓V3。

該快速充電器首次實現(xiàn)了按照被充電電池的實際充電狀態(tài)(電流、電壓、溫度、動態(tài)內阻等)對脈沖充電器充電脈沖實施智能化的實時調節(jié)，將充電器和被充電電池上升為一個系統(tǒng)問題綜合考慮，通過引入智能化調節(jié)算法，使該充電器具有更廣泛的適用性。

分段恒流充電智能化控制技術基本原理：

分段恒流充電智能化控制電路如圖(3)所示。該電路采用 CPU 控制，可對充電電池和充電環(huán)境溫度進行檢測，對電池充電進行計時，采用充電過程中電池的電壓和電流，對分段恒流充電過程進行控制。

分段恒流充電使電池的實際充電電流曲線接近充電可接受電流曲線，是實現(xiàn)電池快速充電的有效方法。采用容量梯度法確定恒流充電終止標準參數(shù)，減小階梯恒流充電電流下降梯度，并輔以電池溫度過高則停止充電的保護控制，可實現(xiàn)動力電池的智能化快速充電控制。

首先，分段恒流充電智能化控制技術的階段恒流充電終止標準采用容量梯度法，即采用容量梯度參數(shù) dU / dC 作為階段恒流充電終止判斷標準。按該型電池恒流充電特性曲線確定充電終止容量梯度參數(shù)，充電過程中控制器以設定的頻度對充電電壓進行采樣，計算I ( n) 下的容量梯度值，并與設定的充電終止容量梯度標準進行比較，根據(jù)比較結果判斷是否終止當前階段恒流充電。

其次，分段恒流充電智能化控制技術通過減小各段恒流值下降梯度(分段數(shù)增加)，可使實際充電電流曲線更接近充電可接受電流曲線。通過試驗確定該型電池初次恒流值I(1)，并減小階段恒流充電的電流下降幅度。如果降低充電電流后，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。分段恒流充電電流曲線如圖(4)所示。

最后，分段恒流充電智能化控制技術的充電安全保障控制參數(shù)設為電池溫度。設置電池最高溫度限定值，在充電過程中，如果電池溫度達到了限定值，立即停止充電。當電池溫度降至正常溫度時，適當減小充電電流繼續(xù)充電，直到該段恒流充電結束，從而起到保障充電安全的效果。

試驗結果表明，智能化變脈沖充電技術和分段恒流充電智能化控制方法均可有效縮短充電時間，提高充電效率，延長電池使用壽命。