电动汽车充放电技术研究

《电动汽车充放电技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电动汽车充放电技术研究摘要铅酸蓄电池是目前上使用最广泛的一种电动汽车蓄电池，但由于其自身技术发展滞后于当前电动汽车的发展，成为当前制约电动汽车发展的瓶颈，由于电池技术不能在很短的时间内有较大的提高，因此当前研究的主要方向就是通过别的方式间接的增加蓄电池的容量，即缩短充电时间以延长行驶里程。因此，本文针对目前蓄电池的实际情况，通过对蓄电池充放电过程进行控制，达到缩短充电时间，延长电池寿命和增加行驶里程的目的，达到蓄电池增加容量的目的。本文的研究方法和内容如下：1．根据铅酸蓄电池的电化学原理和数学模型，详细分析了己有的充放电理论

2、和方法，对原有的快速充电法进行了改进，结合工程实际设计了一种模糊控制器，使系统能根据电池的状态，根据充放电过程的物理、化学变化，对充电进行过程中加入了放电过程来消除极化以缩短充电时间。2．在此的基础上将蓄电池充放电过程和双向SPWM整流／逆变技术相结合，使得放电深度实现可控性，进一步减小了极化对快速充电的阻碍，缩短了充电时间，节约了能源。一、铅酸蓄电池常规充电技术简介1．1蓄电池参数蓄电池的五个主要参数为：容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。电压的容量通常用Ah(安时)表示。通常电池体积越大，其容量也就越高。标

3、称电压是指电池刚刚出厂时正、负极之间的电势差。标称电压是由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充、放电过程中，极板的电阻是不变的，但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。蓄电池充足电时，极板上的活性物质已经达到饱和状态，再继续充电，蓄电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。如果电压低于放电终止电压后，电池还继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电，这时，极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复

4、，从而影响电池的寿命。1.2蓄电池充电过程中的化学变化蓄电池充电，使得蓄电池极板上的活性物质发生化学反应。它在整个充电过程中，化学反应总的反应方程式：2PbSO4+2H20=Pb02+Pb+2H2S04以上反应称为主充电反应。其化学过程叫做电池过程，这是充电时所必需的。除了主反应外，在电解液中，还进行着所谓的副反应，它包括两方面，即：正极板表面产生氧气：负极板表面产生氢气：显然，这个副反应就是水解反应，它在充电过程中是我们不希望有的。1.3蓄电池充电过程中的物理现象主要表现为电池的两极会发生“过电压”，即电池两极板间的电位差

5、在充电过程中要比不充电时高一定的数值，结果是正极板更正，负极板更负，形成“极化”现象。它会对充电电流起阻碍作用，使电流趋于减小。极化现象可分为三种情况：(1)欧姆极化即内阻所引起的欧姆压降，随电流的变化而变化。当充电电流停止时，它立即降为零。(2)浓差极化未充电时，电池电解液中各处的离子浓度是均匀的。充电开始后，由于发生了电化学过程，会使得正负极处产生新的离子，这就使得两极板附近的离子浓度升高，造成与其它地方的电解液的浓度发生差异，这就是所谓的浓差。根据电化学的详细分析，只要出现浓差，则电极就会发生过电压极化。此浓差极化会对

6、充电电流产生影响，阻碍电流流入，如果想消除浓差极化，只需要停充一会儿，让离子利用布朗运动进行扩散，或利用瞬间大电流的放电，使得电化学反应朝相反的方向进行，达到新的平衡。(3)电化学极化由前面分析的电池过程可以知道，极板间会产生电子。但是由于电子传导的速度比化学反应速度要快得多，于是，电池反应进行的过程中，传导到极板上的电子一定消耗不完而过剩，形成电荷的累积。电荷的累积将使极板产生过电位，这种电压被称为化学极化。它也会阻碍电流，使充电电流趋于减少，放慢了电池化学反应，还会引起如下的影响：a.副反应(水解)加剧，产生大量气体。b

7、.副反应(水解)将产生大量的热量，使电解液的温度升高。c.副反应(水解)消耗的能量全是无谓消耗，降低了充电过程的能量、效率指标。从以上分析可以看出，极化所产生的阻流、气泡、温升、能耗等等都是对电池极为有害的，是阻碍电解反应的重要因素。此外，充电电流越大，则极化也就越快、越厉害，对电池也就越不利。由于极化现象的存在，使蓄电池固有的可接受充电电流的特征曲线具有以下局限性：初始电流，。有一定的限制。初始电流，。维持时间很短，并以一定速率衰减。所以，要想提高充电电流的数值，必须想法消除极化现象。只有消除了极化现象，才可能大幅度的加大

8、充电电流，缩短时间，达到快速充电的目的。充电特性如果在充电过程当中，以不产生气泡或微产生气泡为前提，亦即尽量减少极化，可以写出蓄电池的允许充电特性(即在不产生气泡或微产生气泡的前提下充电电流随时间的变化曲线)为：f；toe叫(2-12)式中：卜一电池可接受的充电电流(不会产生气泡)，即允许