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如何实现动力锂电池的快速和均衡充电?

发布时间:2023-11-17
       为了更好的保护锂离子电池的性能,锂离子电池一般会要求充电过程按涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止四个阶段,进行管控。要实现分段恒流充电的自动控制,阶段恒流充电终止判断参数可选择充电时间、电池温度和电池电压等。分段恒流充电方法实现动力锂离子电池的快速和均衡充电。
一、实现动力锂电池的快速和均衡充电的方式
       锂离子电池的充电方式是限压恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充电方式是:先检测待充电电池的电压,假如电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后,进入标准充电过程。       标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为 4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。       在传统的四种充电方法的基础上提出一种变电流快速充电方法,分为小电流涓流充电、分段恒流充电和脉冲充电三个阶段。其中分段恒流充电阶段,采用容量控制法对锂离子电池充电电流进行控制,使其不断接近电池最佳充电曲线。

       分段恒流充电使锂离子电池的实际充电电流曲线接近充电可接受电流曲线,是实现电池快速充电的有效方法。采用容量梯度法确定恒流充电终止标准参数,减小阶梯恒流充电电流下降梯度,并辅以电池温度过高则停止充电的保护控制,可实现动力锂电池的智能化快速充电控制和均衡充电。

二、电池快速充电的分段恒流控制
1.快速充电方法的选择       增大充电电流,锂离子电池极板上单位时间内恢复的活性物质增多,充电时间就可缩短,但过大的充电电流会损害电池。电池可接受的充电电流是有限的,且会随充电时间呈指数规律下降。理想化的锂离子电池快速充电过程是充电电流始终保持在电池充电可接受电流的极限值。2.分段恒流充电控制方法

       ①采用容量梯度法确定阶段恒流充电终止标准。

       ②减小各段恒流值下降梯度。

       ③将电池温度设为充电安全保障控制参数。

       恒流充电是当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至1.0C之间,电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V。动力锂离子电池恒流充电都是由IC芯片控制的,先检测待充电电池的电压,假如电压低于3V要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后进入标准充电过程。

       此外,电池所处的温度对充电策略会有重大影响。由于构成电池的材料在不同温度下的特性不同,电池的容量、合适的充电电压也发生了巨大的变化。

       分段恒流充电使锂离子电池的实际充电电流曲线接近充电可接受电流曲线,是实现电池快速充电的有效方法。采用容量梯度法确定恒流充电终止标准参数,减小阶梯恒流充电电流下降梯度,并辅以电池温度过高则停止充电的保护控制,可实现动力锂电池的智能化快速充电控制。恒流充电控制方法可有效缩短充电时间,提高充电效率,延长锂离子电池使用寿命。

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