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如何實現動力鋰電池的快速和均衡充電?

發布時間:2023-11-17
? ? ? ?為了更好的保護鋰離子電池的性能,鋰離子電池一般會要求充電過程按涓流充電(低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止四個階段,進行管控。要實現分段恒流充電的自動控制,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。分段恒流充電方法實現動力鋰離子電池的快速和均衡充電。
一、實現動力鋰電池的快速和均衡充電的方式
? ? ? ?鋰離子電池的充電方式是限壓恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充電方式是:先檢測待充電電池的電壓,假如電壓低于3V,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V后,進入標準充電過程。? ? ? ?標準充電過程為:以設定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為 4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。? ? ? ?在傳統的四種充電方法的基礎上提出一種變電流快速充電方法,分為小電流涓流充電、分段恒流充電和脈沖充電三個階段。其中分段恒流充電階段,采用容量控制法對鋰離子電池充電電流進行控制,使其不斷接近電池最佳充電曲線。

? ? ? ?分段恒流充電使鋰離子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,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,可實現動力鋰電池的智能化快速充電控制和均衡充電。

二、電池快速充電的分段恒流控制
1.快速充電方法的選擇? ? ? ?增大充電電流,鋰離子電池極板上單位時間內恢復的活性物質增多,充電時間就可縮短,但過大的充電電流會損害電池。電池可接受的充電電流是有限的,且會隨充電時間呈指數規律下降。理想化的鋰離子電池快速充電過程是充電電流始終保持在電池充電可接受電流的極限值。2.分段恒流充電控制方法

? ? ? ?①采用容量梯度法確定階段恒流充電終止標準。

? ? ? ?②減小各段恒流值下降梯度。

? ? ? ?③將電池溫度設為充電安全保障控制參數。

? ? ? ?恒流充電是當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時,提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至1.0C之間,電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高,一般單節電池設定的此電壓為3.0-4.2V。動力鋰離子電池恒流充電都是由IC芯片控制的,先檢測待充電電池的電壓,假如電壓低于3V要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓升到3V后進入標準充電過程。

? ? ? ?此外,電池所處的溫度對充電策略會有重大影響。由于構成電池的材料在不同溫度下的特性不同,電池的容量、合適的充電電壓也發生了巨大的變化。

? ? ? ?分段恒流充電使鋰離子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,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,可實現動力鋰電池的智能化快速充電控制。恒流充電控制方法可有效縮短充電時間,提高充電效率,延長鋰離子電池使用壽命。

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