2 电池充电介绍

大家好！欢迎参加 关于汽车应用的

直流/直流转换器的 系统培训，本视频是

第二部分内容。

在这里，我将简要介绍

电池充电。

铅酸电池的存在 已有 150 多年的历史，

并且在大部分时间里 一直是人们使用的主要

可充电电池类型。

尽管年代久远， 但这项技术仍然很受欢迎。

当然，自 1859 年最初 被发明出来以来，

它已经有了很大的改进。

例如，它仍在被广泛使用。

12 伏和 48 伏类型 在 EV 应用中很常见，

它们提供合理的能量密度，

介于每千克 33 到 42 瓦时之间，

并且具有良好的性价比。

铅酸电池的充电必须

在恒流和恒压模式下进行。

初始充电在恒流下进行，

电池端子电压会稳定上升至

接近完整电压。

此时，电池电量约为 70%。

周期的这一部分大约占

总周期时间的 40%。

然后充电变更为恒压模式，

以提供剩余 30% 左右的电量。

充满电后，电压 会下降到所谓的

浮动级别。

这可以补偿 电池的自放电倾向，

并且可以无限期地 保持这一级别。

在吸收电荷阶段， 施加的恒定电压

是温度和涉及的精确

电池化学成之间的函数。

这意味着必须监测电池温度

并相应地调整充电电压。

铅酸电池在不使用时 应保持充满电状态，

并且它们不能快速充电，

因此充满电需要 12 至 16 个小时。

如果电池没有充满电， 负极端子可能会

硫酸盐化， 导致永久性损坏。

如果它们被过度充电， 正极板可能会受腐蚀

并可能会释气。

如果电池完全放电，

也可能会永久损坏。

这就是所谓的深度放电。

锂离子电池在 20 世纪 70 年代首次被提出，

并在 20 世纪 80 年代 发展为实用形式。

如今，它们广泛用于

消费类电子产品、 笔记本电脑、

手机等。

它们在电动汽车 领域的主要用途是

作为牵引电机的能源。

在牵引应用中，数千个 独立的 4.2 伏电池

排列在串联并联电路中，

由此产生的电池组的 典型标称输出电压

约为 400 伏，

z 容量从 18 千瓦时 到 100 千瓦时不等。

要管理电池中 单个电芯的充电状态

以平衡它们之间的充电 并解决弱电芯问题，

是一件复杂的事情， 不在本次演示的

范围之内。.

对于充电电压，锂离子电池

比铅酸电池敏感得多，

并且电池充电必须能够

在饱和与补充充电 阶段保持非常高的

电压容差。

这种化学反应 不存在浮充阶段。

当端子电压下降时，

会定期进行补充充电。

当然，过度充电 可能会损坏电池。

锂离子电池的充电速度

可能比铅酸电池快， 通常为两到三个小时。

在充电速率、充电时间

和电池寿命之间， 需要进行复杂的权衡。

实际上，快速充电器可以 在短时间内将电池充电至

70% 左右， 但充电至 100% 的

时间会延长， 以便总充电时间

大致保持恒定。

实际上，充电至 100% 可能 会使电池承受过大压力，

从而缩短其使用寿命， 因此最佳电量似乎

在 70% 到 80% 之间。

当然，这样做的代价是 电池中的可用能量减少，

导致行驶里程减少。 .

深度放电的锂离子电池

必须通过低恒定 电流进行预调节，

直到其端子电压 上升到可以施加

完全充电电流的程度。

铅酸电池和 锂离子电池的充电器

在详细设计上大相径庭，

但它们确实有一些共同点，

这张幻灯片便展示了 它们的一些共同特性。

它们必须在恒流 和恒压模式下充电，

具体取决于电池的

充电状态。

初始充电 在恒流模式下进行。

当然，车辆必须 设置为与电池容量

和化学成分相匹配，

但这不在 今天的讨论范围内。

通常，我们希望 CI 在以下范围内工作：

最高为最大输出电压， 此时充电器会切换到

CV 模式，最低为最大 输出电压的 50% 左右。

如果电池电压低于该值，

则根据化学成分， 它可能会永久损坏，

或需要特殊的 低电流初始充电电流。

无论是哪种情况， 我们之后都不会再考虑

该工作范围， 因为为了延长电池的

工作寿命，

即充放电周期的次数，

特别是牵引电池通常不会

完全放电。

必须在从最大电流 到零电流的所有

电流电平下 提供恒定电压操作。

在最大电流时，电池将 进入 CC 模式，在零电流时，

铅酸电池以浮动模式工作， 锂离子电池则以补充模式

工作。

充电器必须在 CI 和 CV 模式之间

自动切换。

在 CV 模式下，通常 有必要对输出电压

进行温度补偿， 以实现严格的调节。

UCC 289 51 不提供温度补偿，

因此该功能必须 由外部温度感应网络

提供。

我们假设这是 由外部微控制器完成的，

该微控制器可以 感应温度，然后根据

正在充电的电池类型调整

CV 工作基准。

在锂离子应用中，微控制器

还将决定补充充电行为，

根据需要打开 和关闭充电器。

这是一种系统级行为，

选择它是为了在存储的 电荷和电池寿命之间实现

较好的平衡。

大家好！欢迎参加 关于汽车应用的

直流/直流转换器的 系统培训，本视频是

第二部分内容。

在这里，我将简要介绍

电池充电。

铅酸电池的存在 已有 150 多年的历史，

并且在大部分时间里 一直是人们使用的主要

可充电电池类型。

尽管年代久远， 但这项技术仍然很受欢迎。

当然，自 1859 年最初 被发明出来以来，

它已经有了很大的改进。

例如，它仍在被广泛使用。

12 伏和 48 伏类型 在 EV 应用中很常见，

它们提供合理的能量密度，

介于每千克 33 到 42 瓦时之间，

并且具有良好的性价比。

铅酸电池的充电必须

在恒流和恒压模式下进行。

初始充电在恒流下进行，

电池端子电压会稳定上升至

接近完整电压。

此时，电池电量约为 70%。

周期的这一部分大约占

总周期时间的 40%。

然后充电变更为恒压模式，

以提供剩余 30% 左右的电量。

充满电后，电压 会下降到所谓的

浮动级别。

这可以补偿 电池的自放电倾向，

并且可以无限期地 保持这一级别。

在吸收电荷阶段， 施加的恒定电压

是温度和涉及的精确

电池化学成之间的函数。

这意味着必须监测电池温度

并相应地调整充电电压。

铅酸电池在不使用时 应保持充满电状态，

并且它们不能快速充电，

因此充满电需要 12 至 16 个小时。

如果电池没有充满电， 负极端子可能会

硫酸盐化， 导致永久性损坏。

如果它们被过度充电， 正极板可能会受腐蚀

并可能会释气。

如果电池完全放电，

也可能会永久损坏。

这就是所谓的深度放电。

锂离子电池在 20 世纪 70 年代首次被提出，

并在 20 世纪 80 年代 发展为实用形式。

如今，它们广泛用于

消费类电子产品、 笔记本电脑、

手机等。

它们在电动汽车 领域的主要用途是

作为牵引电机的能源。

在牵引应用中，数千个 独立的 4.2 伏电池

排列在串联并联电路中，

由此产生的电池组的 典型标称输出电压

约为 400 伏，

z 容量从 18 千瓦时 到 100 千瓦时不等。

要管理电池中 单个电芯的充电状态

以平衡它们之间的充电 并解决弱电芯问题，

是一件复杂的事情， 不在本次演示的

范围之内。.

对于充电电压，锂离子电池

比铅酸电池敏感得多，

并且电池充电必须能够

在饱和与补充充电 阶段保持非常高的

电压容差。

这种化学反应 不存在浮充阶段。

当端子电压下降时，

会定期进行补充充电。

当然，过度充电 可能会损坏电池。

锂离子电池的充电速度

可能比铅酸电池快， 通常为两到三个小时。

在充电速率、充电时间

和电池寿命之间， 需要进行复杂的权衡。

实际上，快速充电器可以 在短时间内将电池充电至

70% 左右， 但充电至 100% 的

时间会延长， 以便总充电时间

大致保持恒定。

实际上，充电至 100% 可能 会使电池承受过大压力，

从而缩短其使用寿命， 因此最佳电量似乎

在 70% 到 80% 之间。

当然，这样做的代价是 电池中的可用能量减少，

导致行驶里程减少。 .

深度放电的锂离子电池

必须通过低恒定 电流进行预调节，

直到其端子电压 上升到可以施加

完全充电电流的程度。

铅酸电池和 锂离子电池的充电器

在详细设计上大相径庭，

但它们确实有一些共同点，

这张幻灯片便展示了 它们的一些共同特性。

它们必须在恒流 和恒压模式下充电，

具体取决于电池的

充电状态。

初始充电 在恒流模式下进行。

当然，车辆必须 设置为与电池容量

和化学成分相匹配，

但这不在 今天的讨论范围内。

通常，我们希望 CI 在以下范围内工作：

最高为最大输出电压， 此时充电器会切换到

CV 模式，最低为最大 输出电压的 50% 左右。

如果电池电压低于该值，

则根据化学成分， 它可能会永久损坏，

或需要特殊的 低电流初始充电电流。

无论是哪种情况， 我们之后都不会再考虑

该工作范围， 因为为了延长电池的

工作寿命，

即充放电周期的次数，

特别是牵引电池通常不会

完全放电。

必须在从最大电流 到零电流的所有

电流电平下 提供恒定电压操作。

在最大电流时，电池将 进入 CC 模式，在零电流时，

铅酸电池以浮动模式工作， 锂离子电池则以补充模式

工作。

充电器必须在 CI 和 CV 模式之间

自动切换。

在 CV 模式下，通常 有必要对输出电压

进行温度补偿， 以实现严格的调节。

UCC 289 51 不提供温度补偿，

因此该功能必须 由外部温度感应网络

提供。

我们假设这是 由外部微控制器完成的，

该微控制器可以 感应温度，然后根据

正在充电的电池类型调整

CV 工作基准。

在锂离子应用中，微控制器

还将决定补充充电行为，

根据需要打开 和关闭充电器。

这是一种系统级行为，

选择它是为了在存储的 电荷和电池寿命之间实现

较好的平衡。