电动车用电池快速充电试验与研究报告.doc

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电动车用电池快速充电的实验与研究
麻友良
（武汉科技大学，湖北武汉 430070〉
陈全世
（清华大学，北京100084）
摘要：根据电池快速充电的原理，对多种类型的电池进行了大量的充电实验，通过对充 电实验的结果分析，提出了适用于不同电池的分段恒流快速充电和定压补充充电的充电 方案，并在分析比较各种控制参量的基础上给出了实现这种充电过程的控制方法。通过 对大量实验过程和结果的分析和比较，指出了避免电池充电效率下降和充电时电池异常 升温并导致损坏应注意的问题。
关键词：快速充电；分段恒流；限定电压
电动汽车用电池快速充电的研究，是电动汽车研究与开发必须面临的一项工作，我们 对铅酸电池、硅盐胶体电池等准备应用于电动汽车的动力电池进行了充放电特性及充电 方法等一系列的实验与研究，以求电动车用电池理想的快速充电方法。
一、电池快速充电的理论基础
电池充电时若能以大电流充电，就可以在较短时间内充入较多的电量，缩短充电时 间。但是，电池可接受充电电流是有限度的。铅酸电池的充电可接受电流是指其电解液 只产生微量析气 的前提下 所能够接 受的最大充电 电流［1,2］。1967年美国 学者麦斯 （〉经过大量实验提出了电池充电可接受电流定律：
-at
1=1
式中：I —电池可接受的充电电流；
I。一开始充电（t=0＞时电池可接受的最大充电电流；
a —充电可接受电流衰减常数，与电池的结构和状态有关。
电池在充电过程中其充电可接受电流按图 1所示的规律下降。当充电电流在可接受
电流曲线以下时不产生析气，充入的电量几乎都转变为电池的化学能量；当充电电流大 于充电可接受电流时，则会导致部分电流消耗于电离电解液中的水，使电池电解液产生 析气反应。电流越大，这种电解水反应就越剧烈，并使电池内部的压力增大、温升加 速。这不仅使电池的充电效率下降，还会对电池造成损害，影响电池的使用寿命。
根据生产厂家提供的资料和我们大量的实验表明，不仅是铅酸电池有按指数规律下 降的可接受电流特性，硅盐胶体电池及其他动力电池也有相类似的充电可接受电流曲 线。充电过程中，如果能使实际的充电电流始终靠近可接受充电电流曲线，就可使充电 所需的时
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间缩短。
流电电充
i 产生微量析气曲
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不产生析气
图1电池充电可接受电流
二、电池快速充电的实验
最理想的快速充电控制是充电电流如同可接受充电电流曲线，但实际充电控制难于实
现。能够实现的较为理想的快速充电控制是采用分段恒流充电，如图 2所示。分段恒流充
电需要解决的问题是确定适当的恒流充电分段数和各阶段充电电流大小及终止时间。如果 各段充电电流过小或终止时间过早，实际充电电流曲线离充电可接受电流曲线较远，使充 电时间较长；如果各段电流过大或终止充电时间过迟，则会使充电电流超过充电可接受电 流而导致电池温升加剧