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1、北京交通大學電氣工程學院1鋰離子動力電池充電方法和充電站建設簡介1.鋰離子電池應用條件和壽命關系2.成組串聯(lián)鋰離子電池充電方法3.電動汽車的能源補給方式4.電動汽車充電站工藝設計5.電動汽車充電站的發(fā)展趨勢3鋰離子電池使用條件和壽命的關系1、充電倍率充電倍率越大，電池壽命縮短，同時充電倍率越大電池的發(fā)熱情況越大。選擇充電倍率可電池使用壽命的要求、電池箱內(nèi)部散熱條件、電池的技術要求有關。目前常規(guī)充電的要求：1/3C，可實現(xiàn)的快速充電的要求：1~1.5C4鋰離子電池使用條件和壽命的關系2、單體電池的充電電壓電池單次充電容量與循環(huán)次數(shù)之間的關系，提高充電上限電壓可提高電池的單次充
2、電容量，但電池的循環(huán)次數(shù)減少鋰離子電池使用條件和壽命的關系3、溫度高溫下，電池的活性增強，單次充電容量增加；但是電池的電解液穩(wěn)定性下降，電解液氧化分解增加，電池容量下降速度加快。所以電池充電電流的選擇，不僅是電池廠家的測試數(shù)據(jù)，還要依賴于當時的氣溫條件，電池發(fā)熱量=充電電流*電池內(nèi)阻電池發(fā)熱量引起的溫升T1（和電池箱散熱條件有關）加上環(huán)境溫度T2的總和綜合考慮電池的壽命確定電池的充電電流（主要靠試驗驗證）6鋰離子電池使用條件和壽命的關系3、溫度低溫下電池負極的嵌鋰能力下降，鋰離子累積可能導致安全事故溫度0.1C充電1/3C充電?充電10C充電<0°C不允許不允許不允許不允許
3、0-10°C允許不允許不允許不允許10-20°C允許允許不允許不允許20-45°C允許允許允許在整個生命周期內(nèi)5次>45°C不允許7鋰離子電池使用條件和壽命的關系2、放電深度放電深度對電池壽命有較大影響，在不同的荷電狀態(tài)階段循環(huán)電池的壽命也不同SOC剩余容量Vs循環(huán)數(shù)01003005001000150020000~100%100%95%92%90%87%84%81%80%~100%100%96.4%95.1%93.8%91.9%89.6%87.7%20%~80%100%99.2%98.8%98.5%97.9%97.3%96.8%0~20%100%97.9%97.0%96.5
4、%95.6%94.7%94.2%8成組串聯(lián)鋰離子電池充電方法1、電池成組應用和電池單體應用的差別根據(jù)電動汽車的要求，電池實際應用時成組串聯(lián)應用，串聯(lián)的數(shù)量大體在90~170串之間。（1）單體電池的不一致性會造成當串聯(lián)電池組充電時，某些單體產(chǎn)生過充的現(xiàn)象，影響電池的使用壽命；（2）單體電池的不一致性會造成當串聯(lián)電池組放電時，某些單體產(chǎn)生過放的現(xiàn)象，影響電池的使用壽命；（3）單體電池容量的差異會造成成組電池的總容量小于單體電池的容量2、針對成組電池充放電應用技術方法（1）建立電池管理系統(tǒng)和充電機之間的通信連接，利用電池管理系統(tǒng)的實時測試數(shù)據(jù)改變充放電電流的大小；（2）利用電池管
5、理系統(tǒng)對單體電池的容量差異進行修正；成組串聯(lián)鋰離子電池充電方法傳統(tǒng)電池充電方法和新型鋰離子動力充電方法的比較成組串聯(lián)鋰離子電池充電方法為保證鋰離子電池使用壽命和安全性以及電池組容量利用性1、根據(jù)電池箱環(huán)境溫度和電池箱散熱的條件，實時改變充電電流的大小和單體電池電壓的上限；2、根據(jù)電池的使用時間和容量衰退過程，控制電池的充電電流的大小和單體電池電壓的上限；3、利用地面均衡電路和車載電池管理系統(tǒng)均衡電路，用來補償電池自放電、單體電池充放電效率差異帶來的容量差異；電動汽車的能源補給方式主要能源補給方式：電池更換、車載充電、地面常規(guī)充電、地面快速充電；1、電池更換：采用電池更換方式
6、，地面充電，提高車輛利用率，設備投入大，造價高；2、車載充電：受車載、民用配電、成本的所限，功率小，充電時間長，適用于夜間慢速充電（8~10小時）；3、地面常規(guī)充電：基本采用1/3C整車充電，適用于小規(guī)?；蛱胤N車輛使用；4、地面快速充電：基本采用1C~2C整車充電，時間在半小時內(nèi)，適用于滿足充電特點的車輛使用。北京奧運大巴充電站240臺7～9kW12國內(nèi)充電站現(xiàn)狀7/16/2021北京121路電動公交客車充電站28臺30kW13國內(nèi)充電站現(xiàn)狀7/16/2021上海電力公司漕溪充電站14國內(nèi)充電站現(xiàn)狀7/16/2021河南鄢陵花木園充電站15國內(nèi)充電站現(xiàn)狀7/16/2021電
7、動汽車充電站工藝設計161、充電站能源補給方式的確定 根據(jù)電動車輛的運營特點，選擇適合的能源補給方式例如：公交車選用更換方案；班車選用常規(guī)整車充電方案；環(huán)衛(wèi)車用常規(guī)整車充電方案或晚間常規(guī)充電方案；物流車用常規(guī)整車充電方案或晚間慢速充電；出租車用更換、快充、晚間慢速充電相結合的方式；電動汽車充電站工藝設計172、充電站規(guī)模的確定 根據(jù)電動車輛的運營要求，確定充電站的規(guī)模，主要充電設備的數(shù)量、備用電池的數(shù)量、場站的占地以及配電容量的確定；例：世博會充電站設計世博會公交充電站設計方案1.基本設計參數(shù)：車容量（人）70每組
