电动轿车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行进，契合道路交通、安全法规各项要求的车辆。因为对环境影响相对传统轿车较小，其远景被广泛看好，但当时技能尚不老练。因而在向市场推广的进程中电动轿车用电池的快速充电是电动轿车研讨与开发进程中的重要课题。虽然许多实用化的充电设备或商用充电器具有快速充电及均衡充电的功用，但其一般是按事前设定的充电电流对电池进行充电。
这种办法不能依据电池充电进程中的详细状况对充电电流进行调整，为了防止呈现过充电，设定的充电电流一般偏小，因而充电时刻依然较长，而且因为不具备自适应才能，充电进程中简略呈现过充电现象，对蓄电池的寿数晦气。为了在完成快速充电的一起又不影响电池寿数，关键是要使快速充电进程具有自适应性，即依据电池的实践状况主动调理充电电流的巨细，使其一直保持在充电可接受电流的临界值邻近。
1 电池快速充电的分段恒流操控
1. 1 快速充电办法的挑选
增大充电电流，电池极板上单位时刻内康复的活性物质增多，充电时刻就可缩短，但过大的充电电流会危害电池。电池可接受的充电电流是有限的，且会随充电时刻呈指数规则下降。在电池充电进程中，充电电流曲线在该指数函数曲线以上时会导致电池电解液发生析气反响 （过充电） ，反之则不能有用缩短充电时刻。抱负化的电池快速充电进程是充电电流一直保持在电池充电可接受电流的极限值，即充电电流曲线与该电池的充电可接受电流曲线相重合。本文挑选简略完成的分段恒流充电办法。其关键是要确认恰当的分段恒流充电中止判别规范、恒流充电分段数和各阶段恒流充电电流值。
1. 2 分段恒流充电操控计划
要完成分段恒流充电的主动操控，阶段恒流充电中止判别参数可挑选充电时刻、电池温度和电池电压等。很多的查询剖析和电池充电实验成果表明，单参数操控办法难以完成抱负的分段恒流充电操控。
充电时刻参数操控办法简略 ，但电池类型不同、 充电开端状况不同 ，所需的充电时刻也不相同 ，假如单以充电时刻来操控阶段恒流充电的完毕 ，简略导致电池过充电或延伸充电时刻。温度参数操控办法的长处是可完成电池温度过高维护 ，可是因为环境和传感器呼应时刻延迟的影响，假如仅以电池温度参数作为阶段恒流充电中止判别规范 ，也简略形成电池的过充电。电压参数操控被以为是较好的阶段恒流充电中止操控办法 ，但其缺乏也是清楚明了的 ，比方：不能辨认因电池极板硫化而发生的充电电压反常升高以及电池充电进程中呈现的反常温升等 ，然后导致电池充电时刻延伸或电池的损坏。
为了保证在各种状况下均能检测电池的实践充电状况 ，并完成较为抱负的阶梯形充电电流曲线 ，本文归纳了充电时刻、 电池温度和中止电压 3个参数作为各阶段恒流充电中止判别依据 ，其操控流程如图 1 所示。
T —电池温度 ; T0—停充温度 ; I0—最小恒流充电电流 ;t （ n）—第 n 次恒流充电的设定充电时刻 ; I （ n）—第n 次恒流充电的设定电流值 ;U （ n）—第 n 次恒流充电的设定中止电压分段恒流充电完毕后再进行一段时刻的定压充电 ，是为了保证电池能彻底足够 。3 个操控参数的详细操控战略如下 。
时刻参数操控 ：依据电池容量和充电电流 ，预先设定某段恒流充电的时刻 ，当充电时刻到达设定值时 ，经过定时器宣布信号 ，完毕该阶段的恒流充电并主动将充电电流减小 ，进入下一段恒流充电 。
温度参数操控 ： 设定某段恒流充电至可接受电流极限时的电池温度最高值 ，依据温度传感器检测的电池温度来操控充电设备。当外界环境温度较低、设置的电池最高温度较高时 ，采纳操控温升法 ，当电池的温升到达设定值时 ，温控器使充电设备中止充电 ，直到温度下降至恰当值时 ，主动进入下一阶段恒流充电 。
电压参数操控：电池的肯定电压能够反映电池的充电状况 ，设定某段恒流充电到达或挨近充电可接受电流极限值的电压 ，当电压到达设定值时 ，充电设备便主动完毕本阶段恒流充电 ，进入下一阶段。
1. 3 分段恒流充电实验研讨
依据 电 池 的 容 量 初 步 设 定 t （ n ） 、I （ n ） 和U （ n），进行充电实验 ，充电进程中依据实践状况对 t （ n）、I （ n） 和 U （ n） 进行调整 ，然后再进行下一次充电实验 。每次充电的电池初始状况均为 3 h率彻底放电［ 10 ］，对各次实验的充电时刻 、充电功率和电池温升等数据进行剖析比较 ，从中选定充电时刻最短 、电池温升比较小的充电进程 ，分段恒流充电电流曲线如图 2 所示 。
经过对实验成果进行剖析 ，可得出如下定论 ：
（1） 各段恒流值 I （ n） 的梯度宜恰当减小 。比照电池温升状况及各段恒流充电中止状况附近的几回分段恒流充电进程发现 ，关于足够电所用时刻而言 ，5 段恒流充电的时刻最短 ，而 4 段恒流充电的时刻短于 3 段恒流充电的时刻 。因而 ，恰当减小各段恒流值下降梯度 （分段数添加） ，可使实践充电电流曲线更挨近充电可接受电流曲线 。
（2） 设定各恒流段充电时刻t （ n） 的效果不大 。用定时器操控各恒流段充电时刻t （ n） 比较简略完成 ，可是因为电池在恒流充电开端时的荷电状况不同或因电池容量衰减导致充电可接受电流减小时 ，最佳的恒流充电时刻也随之改动。电池状况的不确认使最佳充电时刻很难确认 。在实验中常呈现以下现象 ： 某段恒流充电到了设定的充电时刻 ，但充电电压离中止电压相差还很远 ，这时 ，本实验挑选了在该恒流值下持续充电 ，直至充电电压到达中止电压 ; 某段恒流充电设定的充电时刻还未到 ，但电池已很多析气 （电解液“欢腾”） ，且充电电压已高于设定的中止电压或电池温度升至限定值 ，这种状况下 ，充电器会当即中止该段恒流充电 ，主动转入下一阶段 。由此可见 ，在主动操控充电进程中 ，设定充电时刻的效果不大 。
（3） 电池温度不宜独自作为分段恒流充电操控参数 。理论上 ，在开端充电时电池荷电状况不同的状况下 ，电池温度均可用作各阶段恒流充电的主动中止操控参数 。可是 ，温度传感器的差错和滞后性简略形成电池过充电 ，因而不宜独自选用电池温度作为分段恒流充电中止操控参数 。
（4） 中止电压参数 U （ n） 对反常状况的自适应性较差 。将不同恒流值下的中止电压设为操控参数 ，可自适应电池开端充电时的荷电状况和电池使用进程中充电可接受电流的改变 ，且操控也比较简略 。可是 ，当电池的功能呈现反常改变时 ，本来设定的中止电压可能会过高或过低 ，导致电池过充电或过早下降充电电流而延伸了整个充电时刻 。此外 ，在不同的恒流充电阶段 ，电池内部的充电极化程度也不同 ，挨近可接受电流极限时的充电电压上升速率也会有显着的不同 ，要精确地设置各种恒流充电状况下的中止电压难度很大 。
2 电池分段恒流充电的智能化操控
2. 1 分段恒流充电智能化操控计划
依据分段恒流充电实验的成果与剖析 ，对分段恒流充电操控计划作了如下调整 ：
（1） 选用容量梯度法确认阶段恒流充电中止规范。经过理论剖析和很多实验研讨 ，本文以为选用容量梯度参数 dU / dC 作为阶段恒流充电中止判别规范较为适合 。按该型电池恒流充电特性曲线确认充电中止容量梯度参数 ，充电进程中操控器以设定的频度对充电电压进行采样 ，核算I （ n） 下的容量梯度值 ，并与设定的充电中止容量梯度规范进行比较 ，依据比较成果判别是否中止当时阶段恒流充电 。
（2） 减小各段恒流值下降梯度 。经过实验确认该型电池初度恒流值I （1） ，并减小阶段恒流充电的电流下降起伏 。假如下降充电电流后 ，到达充电中止容量梯度值的时刻很短 （设定一个最小充电时刻） ，则恰当增大电流下降的起伏 。
（3） 将电池温度设为充电安全保证操控参数 。设置电池最高温度限定值 ，在充电进程中 ，假如电池温度到达了限定值 ，当即中止充电。当电池温度降至正常温度时 ，恰当减小充电电流持续充电 ，直到该段恒流充电完毕。
2. 2 分段恒流充电智能化操控电路
分段恒流充电智能化操控电路如图3所示。该电路选用 CPU 操控 ，可对充电电池和充电环境温度进行检测 ，对电池充电进行计时 ，采样充电进程中电池的电压和电流 ，对分段恒流充电进程进行操控 。
2. 3 智能化分段恒流充电实验研讨
依据调整后的分段恒流充电计划进行充电实验 ，为便于比较 ，选用与计划调整前的充电实验所用同一类型电池 ，充电初始状况彻底相同。
在调整计划后的分段恒流充电实验进程中 ，电池没有呈现温度过高而中止充电的状况 ，充电时刻缩短了，充电功率也进步了，而且整个充电进程均按设定的程序主动进行，彻底不需要人工干预，完成了智能化的快速充电。
分段恒流充电使电池的实践充电电流曲线挨近充电可接受电流曲线 ，是完成电池快速充电的有用办法。选用容量梯度法确认恒流充电中止规范参数，减小阶梯恒流充电电流下降梯度 ，并辅以电池温度过高则中止充电的维护操控 ，可完成动力电池的智能化快速充电操控。实验成果表明 ，这种恒流充电操控办法可有用缩短充电时刻 ，进步充电功率 ，延伸电池使用寿数。
因而，本文在电池快速充电理论基础上，对分段恒流充电办法进行了实验研讨，以期完成动力电池的智能化快速充电和均衡充电。
