一種快速直流充電方法及直流充電樁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速直流充電方法及直流充電樁。
【背景技術(shù)】
[0002]為了緩解資源環(huán)境約束，應(yīng)對全球氣候變化，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力，我國正在大力加強(qiáng)節(jié)能減排工作。電動汽車的推廣是節(jié)約能源的值得倡導(dǎo)的方式。但是，電動汽車在全國范圍的推廣和普及十分有限，究其主要原因，基礎(chǔ)設(shè)施特別是充電樁的缺乏、以及充電站建設(shè)的嚴(yán)重滯后，致使充電十分不便并直接導(dǎo)致消費(fèi)者對電動汽車的認(rèn)同度不高。而且，為了適應(yīng)交流供電的現(xiàn)狀，目前絕大部分的電動汽車，特別是家用電動汽車均帶有車載充電機(jī)。由于為電動汽車的蓄電池充電需要車載充電機(jī)，這樣一方面車載充電機(jī)增加了電動汽車的成本和負(fù)重，另一方面車載充電機(jī)屬于諧波源負(fù)荷，會產(chǎn)生諧波電流注入公用電網(wǎng)，影響電能質(zhì)量。
[0003]電動汽車車載蓄電池的快速充電是電動汽車進(jìn)一步發(fā)展需解決的重要問題。雖然現(xiàn)有的充電設(shè)備具有快速及均衡充電的功能，但其通常是按事先設(shè)定的充電電流對電池進(jìn)行充電。這種方法不能根據(jù)電池充電過程中的具體情況對充電電流進(jìn)行調(diào)整，為了避免出現(xiàn)過充電，設(shè)定的充電電流通常偏小，因此充電時間仍然較長，而且由于不具備自適應(yīng)能力，充電過程中容易出現(xiàn)過充電現(xiàn)象，對蓄電池的壽命不利。為了在實現(xiàn)快速充電的同時又不影響電池壽命，關(guān)鍵是要使快速充電過程具有自適應(yīng)性，即根據(jù)電池的實際狀態(tài)自動調(diào)節(jié)充電電流的大小，使其始終保持在充電可接受電流的臨界值附近。圖1為電池恒流充電特性曲線示意圖。
[0004]現(xiàn)有的充電方式有恒流充電、恒壓充電、恒流/恒壓充電、浮充充電等。恒壓充電方式充電效率太低且充電初期電流較大，有可能造成電池溫度上升過快，對電池帶來不利影響。恒流充電方式在充電后期易出現(xiàn)過沖現(xiàn)象而導(dǎo)致電池電解液發(fā)生析氣反應(yīng)損壞電池，恒流/恒壓充電方式采用恒流與恒壓相結(jié)合的方式充分利用了兩者的優(yōu)點，但在恒流階段通常采用較小的充電電流進(jìn)行充電，充電效率不高。浮充充電方式只適合電池剩余容量較大的情況。因此現(xiàn)有的充電方式對電池的充電效率較低，充電時間一般在6小時左右。此外現(xiàn)有的充電終止時刻判斷方法均存在一些問題，定時控制由于電池的起始充電狀態(tài)不完全相同很難設(shè)定統(tǒng)一的時間參數(shù)，最高電壓控制不能準(zhǔn)確地判斷電池已足充電，電壓負(fù)增量控制的缺陷是電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后，電池已經(jīng)過充電，電壓零增量控制有可能在充電過程中發(fā)生誤判斷，造成過早停止充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電池充電效率較低下、充電控制不準(zhǔn)確等技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種快速直流充電方法及直流充電樁。
[0006]一種快速直流充電方法，包括:
[0007]實時檢測電池的狀態(tài)；
[0008]根據(jù)所述電池的狀態(tài)確定所屬的變流間歇充電階段，并采用與所述變流間歇充電階段對應(yīng)的電流值對所述電池進(jìn)行恒流充電；
[0009]當(dāng)恒流充電后的電池電壓達(dá)到預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值時，對所述電池采用恒壓充電，直到該電池的電壓到達(dá)滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時停止充電。
[0010]優(yōu)選地，該方法還包括:
[0011]充電初始時，檢測電池的電壓；
[0012]當(dāng)所述電壓低于充電電壓標(biāo)準(zhǔn)時，對所述電池進(jìn)行預(yù)充電直到到達(dá)充電電壓標(biāo)準(zhǔn)。
[0013]優(yōu)選地，該方法還包括:
[0014]設(shè)置有多個變流間歇充電階段，每個階段設(shè)置有對應(yīng)的電流值以及每個階段設(shè)置有終止該階段充電的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]優(yōu)選地，在采用與所述變流間歇充電階段對應(yīng)的電流值對所述電池進(jìn)行恒流式充電時，該方法還包括:
[0016]實時計算該電池在該階段的容量梯度，如果計算出的容量梯度達(dá)到該階段的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)，則結(jié)束該階段的恒流充電，并切換至下一個變流間歇充電階段。
[0017]優(yōu)選地，該方法還包括:
[0018]如果計算出的容量梯度未達(dá)到該階段的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)實時計算電池在該階段的容量梯度。
[0019]優(yōu)選地，對所述電池采用恒壓充電，直到該電池的電壓到達(dá)滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時停止充電，具體包括:
[0020]對所述電池采用恒壓充電，并實時計算所述電池電壓的二階導(dǎo)數(shù)值，當(dāng)所述二階導(dǎo)數(shù)值到達(dá)預(yù)設(shè)的滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時停止充電。
[0021 ] 優(yōu)選地，該方法還包括:
[0022]當(dāng)所述二階導(dǎo)數(shù)值未到達(dá)預(yù)設(shè)的滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時，繼續(xù)恒壓充電并實時計算所述電池電壓的二階導(dǎo)數(shù)值。
[0023]優(yōu)選地，所述電池的狀態(tài)包括電池的電壓、電流和溫度，該方法還包括:
[0024]當(dāng)所述電池的溫度超過預(yù)設(shè)高溫標(biāo)準(zhǔn)時，停止充電，并等待電池溫度恢復(fù)到預(yù)設(shè)正常溫值時，繼續(xù)充電。
[0025]—種快速直流充電樁，包括:
[0026]檢測模塊，用于實時檢測電池的狀態(tài)；
[0027]控制模塊，用于根據(jù)所述電池的狀態(tài)確定所屬的變流間歇充電階段，并采用與所述變流間歇充電階段對應(yīng)的電流值對所述電池進(jìn)行恒流充電；以及當(dāng)恒流充電后的電池電壓達(dá)到預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)值時，對所述電池采用恒壓充電，直到該電池的電壓到達(dá)滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時停止充電。
[0028]優(yōu)選地，所述檢測模塊，還用于在充電初始時，檢測電池的電壓；
[0029]所述控制模塊，還用于當(dāng)所述檢測模塊檢測的電壓低于充電電壓標(biāo)準(zhǔn)時，對所述電池進(jìn)行預(yù)充電直到到達(dá)充電電壓標(biāo)準(zhǔn)。
[0030]優(yōu)選地，還包括:
[0031]存儲模塊，用于存儲設(shè)置的多個變流間歇充電階段，存儲每個階段設(shè)置的對應(yīng)的電流值以及每個階段設(shè)置的終止該階段充電的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)。
[0032]優(yōu)選地，所述控制模塊包括:
[0033]切換單元，用于在采用與所述變流間歇充電階段對應(yīng)的電流值對所述電池進(jìn)行恒流式充電時，實時計算該電池在該階段的容量梯度，如果計算出的容量梯度達(dá)到該階段的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)，則結(jié)束該階段的恒流充電，并切換至下一個變流間歇充電階段。
[0034]所述切換單元，還用于在計算出的容量梯度未達(dá)到該階段的充電終止容量梯度標(biāo)準(zhǔn)時，繼續(xù)實時計算電池在該階段的容量梯度。
[0035]優(yōu)選地，所述控制模塊包括:
[0036]停止單元，用于對所述電池采用恒壓充電，并實時計算所述電池電壓的二階導(dǎo)數(shù)值，當(dāng)所述二階導(dǎo)數(shù)值到達(dá)預(yù)設(shè)的滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時停止充電。
[0037]優(yōu)選地，所述停止單元，還用于當(dāng)所述二階導(dǎo)數(shù)值未到達(dá)預(yù)設(shè)的滿充狀態(tài)的終止標(biāo)準(zhǔn)時，繼續(xù)恒壓充電并實時計算所述電池電壓的二階導(dǎo)數(shù)值。
[0038]優(yōu)選地，所述檢測模塊檢測的電池的狀態(tài)包括電池的電壓、電流和溫度；該直流充電樁還包括:
[0039]溫控模塊，用于當(dāng)所述檢測模塊檢測的電池的溫度超過預(yù)設(shè)高溫標(biāo)準(zhǔn)時，停止充電，并等待電池溫度恢復(fù)到預(yù)設(shè)正常溫值時，通知所述控制模塊繼續(xù)充電。
[0040]本發(fā)明提供的方案在恒流/恒壓充電方法的基礎(chǔ)上，在充電初期以變流間歇充電代替恒流充電，即檢測電池的實際工作狀態(tài)，實時調(diào)節(jié)充電電流，將恒流充電按電流值分為不同階段進(jìn)行，確保充電電流一直保持在電池充電可接受的臨界值附近，同時在每個階段恒流充電中加入間歇時間，可有效減少電池極化現(xiàn)象，使電池在后續(xù)的充電過程中可接受更多的電量。后期采用恒壓方式充電，使電池達(dá)到滿充狀態(tài)。并且采用電池電壓二階導(dǎo)數(shù)(D2V/Dt2)作為充電終止時刻判據(jù)，當(dāng)電池在充足電時電壓二階導(dǎo)數(shù)將是一個確定的值，與傳統(tǒng)控制方法相比更加安全可靠，可實現(xiàn)充電過程的快速安全高效。
【附圖說明】
[0041]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1為【背景技術(shù)】中提供的電池恒流充電特性曲線示意圖；
[0044]圖2為本發(fā)明實施例1提供的一種快速直流充電方法的流程圖；