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目前, 大多数电动汽车企业和研究机构均采用锂离子电池组作为其动力电池. 锂离子电池有很多优点, 与传统的镍镉、镍氢电池相比, 锂离子电池体积小、重量轻、工作电压高、容量大, 锂离子电池的能量密度很高, 它的容量是同重量的镍氢电池的1. 5~ 2 倍, 而且具有很低的自放电率, 另外, 锂离子电池几乎没有“记忆效应”, 不含铅、镉等有毒物质, 因此成为电动车用电池的首选。
大功率的电动汽车所使用的锂离子电池组是由多节单体锂离子电池串联, 以获得较高的输出电压, 但是, 锂离子电池组和单体锂离子电池这二者在使用上是有很大区别的. 在电池组中, 各单体锂离子电池在生产制造中必然存在个体差异, 在使用中老化程度也不一样, 若不在充电过程中采取措施, 这种差异将被累积甚至扩大, 导致整个电池组的性能大打折扣或电池组寿命严重缩短. 另外, 由于电池组容量较大, 采用传统的充电方式效率低, 充电时间长, 严重阻碍了电动汽车的推广。
因此, 快速有效安全可靠的充电系统是目前电动汽车行业重点研发的技术。
1 传统锂离子电池充电方式研究
不同的充电方式是影响单体锂离子电池性能和使用寿命的重要因素. 合适的充电方式不仅能够最大限度的发挥电池的容量, 而且可以延长电池的使用寿命. 这种影响主要体现在三个方面:
(1) 电压的影响. 一方面, 在充电过程中要严格控制电池电压不能超过充电限制电压, 超过充电限制电压称为过充, 轻微过充多次会导致电池容量减小, 电池发生变形, 过充严重时会直接导致电池发生爆炸. 另一方面, 在充电结束后, 应使电池电压尽量接近满充电压, 否则会导致电池容量大大降低。
(2) 电流的影响. 锂离子电池可接受的充电电流是有限的, 若充电电流高于这个上限值, 会造成电池中电解液发生析气反应, 大量发热, 使电池温度急剧上升。
(3) 温度的影响. 锂离子电池温度过高, 会导致电池内部发生一系列反应, 电池可能爆炸, 因此在充电过程中, 要及时监测电池温度情况并对其加以控制。
选择合适的充电方法可以提高充电效率, 延长使用寿命. 锂离子电池的充电方法有很多种, 常用的充电方法有恒定电流充电法、恒定电压充电法、恒流/ 恒压充电法、变流充电法、脉冲充电法、间歇充电法等。
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