磷酸铁锂电池充电
方案
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各种充电方式的综述
2.1.1 恒压充电
在电池两端加上恒定电压，则充电电流为:I= (V-E)/r。
V-充电电压;E-电池端电压;r-电池内阻。
图2.1 恒压充电电压电流变化曲线图
充电初期电池电动势比较低，充电电流很大，随着充电过程的进行，电池电动势上升，充电电流下降，直到充电终止。由于充电后期电流减小，很容易控制过充电。这种充电
方法
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使充电电流与电池电动势联系起来，而电池电动势又是电池内部物理、化学状态的反映。因此，这种充电方法是有效的，对于恒流充电而言有着更多的优点。
但恒压充电有很多不足之处:充电初期电流非常大，而充电末期，由于电池电动势的回升使得充电电流又非常小，充电设备容量难以充分利用。而且充电电压微小变化会引起充电电流很大变化。电动势变化所反应的电化学过程与充电电流之间不仅仅是线型关系，因而仅仅以线型关系来描述并不理想。
2.1.2 恒流充电
恒流充电法是调整充电装置输出电压和改变与电池串联电压的方法，保持充电电流不变的充电方法，如图2.2所示。控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚。恒定电流充电法可以在短时间内，将电池充满。不过因为定电流充电不管电池充电状况如何，会一直送电到电池去，所以在电池充满后如不马上关掉或切换到恒压充电模式，电池寿命会受到影响。
图2.2 恒流充电电压电流变化曲线图
2.1.3 恒压恒流充电
恒压充电开始时电流很大，温度升高过快，会对电池造成危害，为了防止电流过大，一般在充电过程中限制电流在一定值，这样的充电方式便称为恒压恒流充电方式。在其恒流阶段，实际上是以限流值为恒值的恒流充电，所以也称恒压限流充电方式。电压电流变化如图2.3。
恒压恒流充电方式是大多数电池厂商推荐的充电方式，而且低压限流充电对于电池来说更加有利。由于电池充电电压较低，充电后期电流很小，因此，电解液中产生的气泡很少，可以节省电能、降低电池的温升，避免损坏电池的极板。
图2.3 恒压恒流充电电压电流变化曲线图
2.1.4 脉冲充电
采用脉冲去极化的充电方式能迅速有效地消除各种极化电压，从而提高充电速度。这种方式是在一个周期内首先用脉冲电流对电池充电，而后使电池静置，静置后对电池放电，然后再充电，如此循环。电池放电的脉冲幅值很大，宽度很窄，通常放电脉冲的幅值为充电脉冲的2.5倍左右。利用这种方法能有效地击碎结晶体，防止了电池的极化效应，也使电池在充电过程中降低了内部压力、温度和内阻。同时，充入电池的大部分电荷都转换为化学能，而不会变为气体和热量。
图2.4 脉冲充电曲线图
2.1.5 不同充电方式的对比
几种不同充电方式的比较
表
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2.1
充电方法 优点 缺点
恒压充电 充电过程接近与充电初期电流过
恒流充电 可以任意选择和初始充电电流过最佳充电曲线，避免大，对电池寿命有影
脉冲式充电 充电过程发热快速充电的能量调整充电电流，适应小，充电后期电流又了电池过充，控制装响，且容易使电池极
少，可快速充电 转换效率低，易造成性较强，特别适合于过大，充电时间长，置简单 板弯曲
而恒压恒流充电方式结合了恒流充电和恒压充电的优点，控制简单，是一极板物质脱落 小电流长时间充电 能耗较高，效率较低 种较理想的电池充电方式。这样充电初期电流不会太大，充电后期使用恒压充电，使充电过程接近最佳充电曲线。
2.2 磷酸铁锂电池的充电方案
磷酸铁锂电池在本文中采取恒压恒流充电方式。其通用充电模块由充电电流采样电路、充电开关管、控制电路、充电电压采样电路等部分组成。充电采样电路可根据待充磷酸铁锂电池的容量设定充电模块的恒定充电电流。对电动助力车用18只串联磷酸铁锂电池组充电时，该电压应设置在60V。集成控制电路的作用是通过控制开关实现磷酸铁锂电池最佳充电。充电开始后，以恒定电流对磷酸铁锂电池充电，当电池电压达到设定的恒定充电电压时，自动转入恒压充电，确保磷酸铁锂电池安全快速充足电。
充电过程包含下面的两个阶段:1.恒流阶段;2.恒压阶段/充电终止
在电池充电的最后阶段(通常充电时间的绝大部分都是消耗在这一阶段)，可以通过监测电流、电压或两者的值来决定何时结束充电。电池充电器将电池电压保持在恒定值，同时检测最低电流。
2.3 60V/40A电池充电系统
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
所要设计的磷酸铁锂电池充电系统性能如下:
(1)采用恒流转恒压充电方式;
(2)交流输入电压范围:200V240V;
(3)输出功率P=3kW;
(4)直流输出浮充电压U=60V;
最大充电电流I=40A。 (5)
充电电路由两级构成，前级为PFC级，对输入进行功率因数校正，同时提升电压到400V;后级采用DC/DC方案，先开始按40A的恒流方式充电，当电压升到60V时，转为恒压充电方式，浮充电压为60V。其基本原理图如图2.5所示。
浙公网安备 33021202002483