隨著全球氣候惡化,全人類在討論如何應(yīng)對(duì)氣候變化,節(jié)能減排、尋找新能源是減少環(huán)境破壞的重要途徑.目前全球汽車保有量已達(dá)10億,汽車尾氣是加劇環(huán)境惡化的重要因素,為此,許多公司機(jī)構(gòu)正在研發(fā)無污染的電動(dòng)汽車,而電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池是其中最核心的部分,是重點(diǎn)研究的方向。

目前,大多數(shù)電動(dòng)汽車公司和研究機(jī)構(gòu)均采用鋰離子電池組作為其動(dòng)力鋰離子電池.鋰離子電池有很多優(yōu)點(diǎn),與傳統(tǒng)的鎳鎘、鎳氫電池相比,鋰離子電池體積小、重量輕、工作電壓高、容量大,鋰離子電池的能量密度很高,它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍,而且具有很低的自放電率,另外,鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”,不含鉛、鎘等有毒物質(zhì),因此成為電動(dòng)汽車用電池的首選。

大功率的電動(dòng)汽車所使用的鋰離子電池組是由多節(jié)單體鋰離子電池串聯(lián),以獲得較高的輸出電壓,但是,鋰離子電池組和單體鋰離子電池這二者在使用上是有很大差別的.在電池組中,各單體鋰離子電池在生產(chǎn)制造中必然存在個(gè)體差異,在使用中老化程度也不相同,若不在充電過程中采取措施,這種差異將被累積甚至擴(kuò)大,導(dǎo)致整個(gè)電池組的性能大打折扣或電池組壽命嚴(yán)重縮短.另外,由于電池組容量較大,采用傳統(tǒng)的充電方式效率低,充電時(shí)間長(zhǎng),嚴(yán)重阻礙了電動(dòng)汽車的推廣。

因此,快速有效安全可靠的充電系統(tǒng)是目前電動(dòng)汽車行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的技術(shù)。

1傳統(tǒng)鋰離子電池充電方式研究

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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不同的充電方式是影響單體鋰離子電池性能和使用壽命的重要因素.合適的充電方式不僅能夠最大限度的發(fā)揮電池的容量,而且可以延長(zhǎng)電池的使用壽命.這種影響重要體現(xiàn)在三個(gè)方面:

(1)電壓的影響.一方面,在充電過程中要嚴(yán)格控制電池電壓不能超過充電限制電壓,超過充電限制電壓稱為過充,輕微過充多次會(huì)導(dǎo)致電池容量減小,電池發(fā)生變形,過充嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致電池發(fā)生爆炸.另一方面,在充電結(jié)束后,應(yīng)使電池電壓盡量接近滿充電壓,否則會(huì)導(dǎo)致電池容量大大降低。

(2)電流的影響.鋰離子電池可接受的充電電流是有限的,若充電電流高于這個(gè)上限值,會(huì)造成電池中電解液發(fā)生析氣反應(yīng),大量發(fā)熱,使電池溫度急劇上升。

(3)溫度的影響.鋰離子電池溫度過高,會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生一系列反應(yīng),電池可能爆炸,因此在充電過程中,要及時(shí)監(jiān)測(cè)電池溫度情況并對(duì)其加以控制。

選擇合適的充電方法可以提高充電效率,延長(zhǎng)使用壽命.鋰離子電池的充電方法有很多種,常用的充電方法有恒定電流充電法、恒定電壓充電法、恒流/恒壓充電法、變流充電法、脈沖充電法、間歇充電法等。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

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1.1恒定電壓充電法

恒定電壓充電法是指在充電過程中以恒定電壓對(duì)電池進(jìn)行充電.在這個(gè)過程中,充電電流滿足公式:I=(U–E)/R(式中:I為充電電流,U為充電電壓,E為電池電壓,R為充電回路電阻)。

在充電初期,由于電池電勢(shì)較低,因此充電電流較大,隨著充電過程的進(jìn)行,電池電勢(shì)逐漸升高,充電電流逐漸減小.恒壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且充電電流比較接近可接受充電電流,具有一定的自適應(yīng)性,但在充電初期電流比較大,有可能造成電池溫度上升過快,對(duì)電池帶來不利影響。

1.2恒定電流充電法

恒定電流充電法是指在充電過程中全程以恒定不變電流進(jìn)行充電.鋰離子電池的充電可接受電流隨著充電時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降,而充電電流保持不變,若充電電流較大,在恒流充電后期可能出現(xiàn)充電電流超過可接受電流而導(dǎo)致電池電解液發(fā)生析氣反應(yīng),但若充電電流太小,就會(huì)延長(zhǎng)充電時(shí)間,降低充電效率。

以上兩種方法都比較簡(jiǎn)單,也都有很多不足之處.恒壓充電初期電流過大而恒流充電后期電流過大,因此,可采用先恒流后恒壓的充電方法以克服這兩種方式在這兩個(gè)階段的弊端。

1.3恒流/恒壓充電法

這種充電方法將充電過程分為三個(gè)階段。

(1)預(yù)充階段.接通直流電源后,當(dāng)檢測(cè)到電池時(shí),充電芯片啟動(dòng),進(jìn)入預(yù)充過程,在此期間充電控制器以較小的電流給電池充電,使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。

(2)恒流充電階段.在充電初期,充電電路以恒定的電流對(duì)鋰離子電池充電,一般鋰離子電池大多選用標(biāo)準(zhǔn)充電速率.恒流充電時(shí),電池電壓將緩慢上升,一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓,恒流充電終止,進(jìn)入恒壓充電過程。

(3)恒壓充電階段.在恒壓充電過程中,充電電流逐漸衰減,當(dāng)監(jiān)測(cè)到充電電流降到設(shè)置值以下,或滿充時(shí)間超時(shí)轉(zhuǎn)入頂端截止充電,此時(shí)充電控制器以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量,一般情況下,該過程可以延長(zhǎng)電池5%~10%的使用時(shí)間。

這種充電方法中,為防止電流過大,電池溫度過高,在恒流階段,通常采用較小的充電電流進(jìn)行充電,充電效率仍然不高.為提高充電效率,可采用變流充電法。

1.4變流充電法

鋰離子電池可接受的充電電流隨充電時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降,若充電電流曲線在電池可接受充電電流曲線以上會(huì)導(dǎo)致電池電解液發(fā)生析氣反應(yīng),影響電池壽命。

理想化的充電過程是充電電流始終逼近可接受的充電電流值.如圖2中曲線2為變流充電電流曲線.圖2中可以看出,在充電初期,充電電流較大,效率較高,克服了恒流/恒壓充電階段初期充電電流設(shè)置較小的缺點(diǎn),隨著充電繼續(xù),充電電流逐步減小,因此,可以將其原有的恒流充電階段用分段恒流充電的過程來代替,達(dá)到提高充電效率。

在變流充電階段,通過對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),確定起始的電流進(jìn)行恒流充電,同時(shí)對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)電池狀態(tài)達(dá)到該恒流充電分段終止標(biāo)準(zhǔn)時(shí),結(jié)束該分段,調(diào)整電流值,進(jìn)入下一分段,直至電池狀態(tài)達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),終止變流充電,進(jìn)入恒壓充電,以確保電池完全充滿。

變流充電法的重要困難在于確定各階段恒流充電電流值,選取適當(dāng)?shù)膮?shù)作為階段恒流充電終止的判斷依據(jù)。

在變流充電法中,通過提高初始階段的充電電流來實(shí)現(xiàn)快速充電的目的.但實(shí)際上,充電電流過大會(huì)造成電池出現(xiàn)極化現(xiàn)象而縮短壽命.為了在保證效率的前提下盡可能的減小極化反應(yīng),研究人員通過對(duì)不同充電波形使電池出現(xiàn)的極化情況進(jìn)行比較,提出了間歇充電和脈沖充電的方法。

（待續(xù)）