EV充电概述2
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发表于 10/16/2010 3:03:32 PM
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谈到EV的充电技术,与电池的类型有很大的关系。作为一个充电器和相应的电池管理单元(充电控制部分的功能)需要表现出来以下的特点:
充电的管理
1.将输入电压的变换至合适的充电的范围
2.优化充电的速率并且管理充电的过程
电池内部出现失效或者外部过高的环境温度也会导致电池在充电的时候脱离安全运行的温度范围,这将严重缩短电池的寿命,因此如前面所谈的,必须检测电池的温度,并且添加可恢复熔丝等额外的保护措施。
。
3.确定充电的终止条件
电池充满以后,充电的电流能量必须以某种形式释放掉,结果就是产生了大量的热量并使得电解质挥发产生气体,导致电池的损伤或失效。充电终止管理就是需要检测到电池内的活性化学物质重组完成后,在损坏电池以前,保证电池处在安全的状态。这里一般需要设置一个停止点,最简单的就是使用终止电压(cut off voltage)。
注意:快速充电可能对电池造成极大的损坏,所以直流充电标准目前看来制定的意义仅仅是考虑充电器,而暂时忽略了对电池本身的影响。如果注入电池的能量超过了相应的化学物质反应的速率,损伤就会发生。高容量的电池这点尤为明显,化学反应是需要时间的,而且电池液或电解质与电极之间存在反应的梯度,靠近电极的电解质反应比外围的电解质快得多。
1.将输入电压的变换至合适的充电的范围
2.优化充电的速率并且管理充电的过程
电池内部出现失效或者外部过高的环境温度也会导致电池在充电的时候脱离安全运行的温度范围,这将严重缩短电池的寿命,因此如前面所谈的,必须检测电池的温度,并且添加可恢复熔丝等额外的保护措施。
。
3.确定充电的终止条件
电池充满以后,充电的电流能量必须以某种形式释放掉,结果就是产生了大量的热量并使得电解质挥发产生气体,导致电池的损伤或失效。充电终止管理就是需要检测到电池内的活性化学物质重组完成后,在损坏电池以前,保证电池处在安全的状态。这里一般需要设置一个停止点,最简单的就是使用终止电压(cut off voltage)。
注意:快速充电可能对电池造成极大的损坏,所以直流充电标准目前看来制定的意义仅仅是考虑充电器,而暂时忽略了对电池本身的影响。如果注入电池的能量超过了相应的化学物质反应的速率,损伤就会发生。高容量的电池这点尤为明显,化学反应是需要时间的,而且电池液或电解质与电极之间存在反应的梯度,靠近电极的电解质反应比外围的电解质快得多。
在化学反应的过程中,其实包含了3个部分:
1.电荷转移,电极与电解液之间的化学反应。
2.扩散过程
在重放点过程中,电解质的电荷转移过程中也伴随着电解质的浓度扩散。
3.嵌入过程
锂离子嵌入电极的晶格过程所需要的时间。
以上的三个因素,可以使得电池有三个与化学转换过程相关的特征时间常数。通常而言,电池的电荷转移的时间常数为1分钟甚至更少,扩散过程可能需要几个小时。这也是为什么电池可以接受很大的脉冲电流充电而不能接受大的持续电流的原因之一。
充电效率和充电接受率(Charge Efficiency,Coulombic Efficiency, Charge Acceptance)
这个数值是指电池能释放的能量与充入电池的能量的效率。
(Ah) Ampere hours Discharged
= -------------------------------------------
(Ah) Ampere hours Charged
= -------------------------------------------
(Ah) Ampere hours Charged
与很多因素相关,电池的SOC,环境温度和充电电流
除了这个以外,还有关于能量效率和功率效率之区分:
注意,其实可以和这张图联系起来,释放的安时数量虽然接近100%,但是充电电压和放电电压之间确实有着很大的区别: