目前,國內(nèi)外充電機(jī)比較常用的充電方式有:恒壓充電、恒流充電、恒流轉(zhuǎn)恒壓充電、脈沖電流充電以及恒功率充電等。
恒壓充電是指在充電的過程中,對(duì)電池進(jìn)行恒定電壓的充電,因此充電時(shí)充電電流將會(huì)越來越小。當(dāng)充電電流減小到某一數(shù)值時(shí),則電池充滿,停止充電。
恒流充電是指在充電的過程中,對(duì)電池進(jìn)行恒定電流充電,因此充電時(shí)充電電壓將越來越大。當(dāng)充電電壓上升到某一數(shù)值時(shí),則電池充滿,停止充電。
恒流轉(zhuǎn)恒壓充電是指在充電的開始階段采用恒流限壓充電方式充電,當(dāng)電池的端電壓達(dá)到一定值后,再用恒壓限流的方式充電。
脈沖電流充電是指在充電的過程中,對(duì)電池進(jìn)行周期性脈沖電流充電。充電時(shí)一個(gè)周期內(nèi)包括了充電時(shí)間和間歇時(shí)間,充電時(shí)間內(nèi)充電機(jī)用較大的電流對(duì)電池進(jìn)行充電,間歇時(shí)間內(nèi)停止充電,這種充電方式能減小電池在充電過程中的極化現(xiàn)象。
恒功率充電是指對(duì)電池進(jìn)行恒定功率的充電,當(dāng)電流變小時(shí)則電壓變大,當(dāng)電壓變小時(shí)則電流變大,通過這種方式保持充電機(jī)輸出電壓和輸出電流的乘積(即輸出功率)不變。
1、國外研究現(xiàn)狀
上世紀(jì)70年代初,美國就開始了對(duì)動(dòng)力電池充電器的研究工作,后來國外許多國家也紛紛加入其中,利用人工智能、模糊控制等先進(jìn)技術(shù),改善了充電機(jī)的充電方式并取得了較好的效果。傳統(tǒng)功能簡單的充電機(jī)發(fā)展成功能齊全、易于控制的智能型充電設(shè)備,這種改善后的智能充電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電流、電壓、充電電池溫度等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測和顯示;不僅能夠?qū)崿F(xiàn)充電策略的定制,而且還可以根據(jù)充電電池的種類以及電池狀態(tài)來設(shè)定不同的充電方式;同時(shí)設(shè)計(jì)有各種充電保護(hù)電路,具有更高的安全性。
2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
上海交通大學(xué)2004年對(duì)電動(dòng)車用超級(jí)電容(容量為50000F或者100000F的電容)采用恒流、恒流轉(zhuǎn)恒壓、恒壓、恒功率四種充電方式進(jìn)行充電,總結(jié)得出對(duì)超級(jí)電容充電時(shí),超級(jí)電容的容量隨充電電流的增加而下降;充電電流越大電容端電壓升高速度就越快;當(dāng)停止恒流充電時(shí),恒流充電的電流越大,電容端電壓的回落就越大;恒流和恒功率方式給超級(jí)電容充電時(shí)間比恒壓和恒流轉(zhuǎn)恒壓充電時(shí)間短等特性。
2009年廈門大學(xué)也對(duì)超級(jí)電容的儲(chǔ)能做了研究,得出以下結(jié)論:當(dāng)中、小程度電流給超級(jí)電容充電時(shí),超級(jí)電容電能的存儲(chǔ)量比較穩(wěn)定,當(dāng)大電流給超級(jí)電容充電時(shí),超級(jí)電容的儲(chǔ)能量就會(huì)減小;用小電流給超級(jí)電容充電時(shí)效率較低,采用中等程度的電流給超級(jí)電容充電時(shí)充電效率最高,當(dāng)充電電流增大到一定水平時(shí),充電效率會(huì)隨著電流的增加而下降。
2011年研制了一種超級(jí)電容的充電裝置及充電方法,該充電裝置在充電的開始階段,使用軟啟動(dòng)方式,當(dāng)超級(jí)電容器端電壓和其能承受的最大充電電流的乘積小于充電電源所能提供的最大充電功率時(shí),使用限流充電方式;當(dāng)超級(jí)電容器端電壓和其能承受的最大充電電流的乘積大于等于充電電源所能提供的最大充電功率時(shí),使用恒功率充電方式。
雖然我國的對(duì)超級(jí)電容充電機(jī)的研究有了很大程度的發(fā)展,但同國外相比還有很大的差距。我國設(shè)計(jì)的超級(jí)電容充電機(jī)大多都是通用型充電機(jī),但由于超級(jí)電容單體的端電壓很小在使用時(shí)必須串聯(lián)使用,如果釆用通用型充電機(jī)就會(huì)造成每個(gè)超級(jí)電容單體的差異性,從而影響電池組性能的一致性,縮短電池的使用壽命。