电动汽车蓄电池快速充电法及智能平台的研究与实现

随着燃油汽车造成负面影响的日益加剧,节能环保的电动汽车已经成为必然发展趋势。作为电动汽车核心组成的蓄电池是决定整车性能的关键因素,其性能直接影响电动汽车的动力能力和续航能力。然而作为蓄电池能源补充的充电环节目前在充电速度以及充电效果上都不能满足实际要求,甚至有些充电技术为加快充电速度将放电去极化的能量白白浪费掉,这违背了节能环保的设计初衷。 本文在对国内外充电方法、充电控制技术,以及对被控对象蓄电池充电反应机理深入研究的基础上,提出了新型的快速充电方法,综合的充放电控制技术,完善的充电过程多种状态监测手段等控制策略,实现了节能、快速、智能化充电的设计目标。同时通过软硬件配合的手段,设计并研制出一款可适用于不同类型蓄电池需要、实现各种充电方法的系统平台。课题最终选取较高性价比的铅酸蓄电池作为实验对象。 平台关于节能性的设计:一方面,改进充电装置采用的传统开关电源结构,去掉了电路中耗能元件及专用开关电源芯片,设计出一种新型的充电电源结构,提高了电源能量利用效率。另一方面,将去极化过程中释放的能量通过储能电容进行能量回收,并在充电停歇去极化时将储存能量回馈到前级充电电路,进一步完善节能的设计目标。 平台关于快速性的设计:通过深入研究蓄电池充电机理、抑制快速充电的极化现象产生原因及去除手段、综合主流充电方法优点的基础上,提出一种新型的电压控制反射多段式充电方法。同时通过大量实验确定了新型充电法中各个参数的最优组合,并通过将新型充电法与几种传统充电法的充电测试结果进行对比,验证了新型充电法能够实现快速、高效、绿色的充电。 平台关于智能化的设计:首先,设计两种在线测量蓄电池内阻手段,以实现对蓄电池的荷电状态、健康状态和失效状态实时判别,进行充电指导并保障电池健康。其次,实现充电电压和充放电电流灵活可调,并对平台关键点电压、电流和温度值进行实时检测,当超出安全值时立即停充报警,多重保证蓄电池安全。再次,建立下位机人机交互手段,以便设置参数、观察数据及上传等操作。最后,利用上位机将充电过程中的参数和故障原因上传,进行数据保存和曲线绘制。 课题设计了一种快速充电方法,同时研发的系统平台为不同类型蓄电池以及多种充电方法的研究提供了有力手段,具有实际意义以及应用价值。