充電樁技術(shù):從充電階段看充電樁,在充電過程中的能量設(shè)計思路
眾所周知,行業(yè)通常會把充電過程分為四大充電階段,并根據(jù)階段不同給予科學的能量補充設(shè)計方案。
展開而言。四大階段分別為:
- 階段1.預(yù)充電
預(yù)充電主要在充電樁診斷發(fā)現(xiàn)補電對象存在對長期不用,或新電池情況下啟動。
一旦系統(tǒng)診斷符合預(yù)充電條件,就會開始用小電流充電補電對象。
如果對長期不用,或新電池補電對象一開始就采用快速充電,則會影響電池的設(shè)計使用壽命。因此,預(yù)充電階段主要作用在于,通過先小電流充電,使其滿足一定的充電條件,在進入下一階段,即快速充電階段。
- 階段2.快速充電
快速充電階段主要在充電樁診斷補電對象滿足預(yù)充電階段,就進入大電流充電狀態(tài),從而迅速恢復(fù)電池能量。
在大電流的快速充電情況下,補電的時間由電池容量和充電速率決定,這期間,充電速率一般在 1C 以上。但不同的樁,在快速充電階段,方式會分為恒流充電和脈沖充電。恒流充電,顧名思義,就是以恒定電流對電流充電。 脈沖充電,則先用脈沖電流對電池充電,然后讓電池放電,循環(huán)完成充電。
- 階段3.補足充電
當系統(tǒng)診斷補電能量接近飽和階段下,快速充電就會終止,但這時補電對象并未充足電能。為了保證充入 100%的電量,充電樁樁進入補足充電過程。這期間,充電速率一般在0.3C或以下。
- 階段4. 涓流充電
類似快速充電階段,在補足充電階段,補電對象的溫度也會繼續(xù)提升,當溫度超過規(guī)定的極限,為確保補電對象安全,樁會轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)。在涓流階段,電流會逐漸減小補充,同時呈現(xiàn)穩(wěn)定下行,直到停止的充電曲線。從而確保安全同時,充電又不過充。
總體而言,新能源電動汽車的電池充電,是比較復(fù)雜的補電工程設(shè)計系統(tǒng),需要不斷的測試、實驗,校準,適配,最終做出科學的階段能量補電設(shè)計思路。
在初中物理課上,我們學會理解了電能轉(zhuǎn)化為化學能,這個過程會在電池的正負兩級形成材料堆積。并且知道,由于電池的構(gòu)造特性,在過程中,隨著電池電量的不斷補充,電池正負極兩端的電壓也因此上升,但我們不知道的是,接下來充電電流的大小,由充電動機輸出電壓與電池電壓的壓差決定,業(yè)內(nèi)稱之為充電壓差。
正是由于電池組的整體電阻相對很小,如果固定充電電壓,在電池充電初期,電池電壓較低,充電壓差較大,這時充電電流會非常大,會引發(fā)電池過熱,嚴重會導(dǎo)致電池損傷,產(chǎn)生火災(zāi)。在電池電量不斷上升之后,電池電壓逐漸升高,充電壓差又會呈現(xiàn)不斷縮小情況,導(dǎo)致充電電流很小,無法滿足充電要求。正是這些復(fù)雜的情況,決定了充電樁的技術(shù)復(fù)雜性。
科學合理的安排充電階段能量補充設(shè)計思路,不僅可以保護電池壽命,還可以提升安全性,充電效率,縮短周期。