一種快速直流充電方法及直流充電樁的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電力技術領域，特別涉及一種快速直流充電方法及直流充電樁。
【背景技術】
[0002]為了緩解資源環境約束，應對全球氣候變化，促進經濟發展方式轉變，建設資源節約型、環境友好型社會，增強可持續發展能力，我國正在大力加強節能減排工作。電動汽車的推廣是節約能源的值得倡導的方式。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，基礎設施特別是充電樁的缺乏、以及充電站建設的嚴重滯后，致使充電十分不便并直接導致消費者對電動汽車的認同度不高。而且，為了適應交流供電的現狀，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。由于為電動汽車的蓄電池充電需要車載充電機，這樣一方面車載充電機增加了電動汽車的成本和負重，另一方面車載充電機屬于諧波源負荷，會產生諧波電流注入公用電網，影響電能質量。
[0003]電動汽車車載蓄電池的快速充電是電動汽車進一步發展需解決的重要問題。雖然現有的充電設備具有快速及均衡充電的功能，但其通常是按事先設定的充電電流對電池進行充電。這種方法不能根據電池充電過程中的具體情況對充電電流進行調整，為了避免出現過充電，設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能力，充電過程中容易出現過充電現象，對蓄電池的壽命不利。為了在實現快速充電的同時又不影響電池壽命，關鍵是要使快速充電過程具有自適應性，即根據電池的實際狀態自動調節充電電流的大小，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過沖現象而導致電池電解液發生析氣反應損壞電池，恒流/恒壓充電方式采用恒流與恒壓相結合的方式充分利用了兩者的優點，但在恒流階段通常采用較小的充電電流進行充電，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不完全相同很難設定統一的時間參數，最高電壓控制不能準確地判斷電池已足充電，電壓負增量控制的缺陷是電池電壓出現負增量后，電池已經過充電，電壓零增量控制有可能在充電過程中發生誤判斷，造成過早停止充電。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術中電池充電效率較低下、充電控制不準確等技術問題，本發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；
[0008]根據所述電池的狀態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的電流值對所述電池進行恒流充電；
[0009]當恒流充電后的電池電壓達到預設的標準值時，對所述電池采用恒壓充電，直到該電池的電壓到達滿充狀態的終止標準時停止充電。
[0010]優選地，該方法還包括:
[0011]充電初始時，檢測電池的電壓；
[0012]當所述電壓低于充電電壓標準時，對所述電池進行預充電直到到達充電電壓標準。
[0013]優選地，該方法還包括:
[0014]設置有多個變流間歇充電階段，每個階段設置有對應的電流值以及每個階段設置有終止該階段充電的充電終止容量梯度標準。
[0015]優選地，在采用與所述變流間歇充電階段對應的電流值對所述電池進行恒流式充電時，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到該階段的充電終止容量梯度標準，則結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]優選地，該方法還包括:
[0018]如果計算出的容量梯度未達到該階段的充電終止容量梯度標準，則繼續實時計算電池在該階段的容量梯度。
[0019]優選地，對所述電池采用恒壓充電，直到該電池的電壓到達滿充狀態的終止標準時停止充電，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數值，當所述二階導數值到達預設的滿充狀態的終止標準時停止充電。
[0021 ] 優選地，該方法還包括:
[0022]當所述二階導數值未到達預設的滿充狀態的終止標準時，繼續恒壓充電并實時計算所述電池電壓的二階導數值。
[0023]優選地，所述電池的狀態包括電池的電壓、電流和溫度，該方法還包括:
[0024]當所述電池的溫度超過預設高溫標準時，停止充電，并等待電池溫度恢復到預設正常溫值時，繼續充電。
[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；
[0027]控制模塊，用于根據所述電池的狀態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的電流值對所述電池進行恒流充電；以及當恒流充電后的電池電壓達到預設的標準值時，對所述電池采用恒壓充電，直到該電池的電壓到達滿充狀態的終止標準時停止充電。
[0028]優選地，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，還用于當所述檢測模塊檢測的電壓低于充電電壓標準時，對所述電池進行預充電直到到達充電電壓標準。
[0030]優選地，還包括:
[0031]存儲模塊，用于存儲設置的多個變流間歇充電階段，存儲每個階段設置的對應的電流值以及每個階段設置的終止該階段充電的充電終止容量梯度標準。
[0032]優選地，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的電流值對所述電池進行恒流式充電時，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到該階段的充電終止容量梯度標準，則結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到該階段的充電終止容量梯度標準時，繼續實時計算電池在該階段的容量梯度。
[0035]優選地，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數值，當所述二階導數值到達預設的滿充狀態的終止標準時停止充電。
[0037]優選地，所述停止單元，還用于當所述二階導數值未到達預設的滿充狀態的終止標準時，繼續恒壓充電并實時計算所述電池電壓的二階導數值。
[0038]優選地，所述檢測模塊檢測的電池的狀態包括電池的電壓、電流和溫度；該直流充電樁還包括:
[0039]溫控模塊，用于當所述檢測模塊檢測的電池的溫度超過預設高溫標準時，停止充電，并等待電池溫度恢復到預設正常溫值時，通知所述控制模塊繼續充電。
[0040]本發明提供的方案在恒流/恒壓充電方法的基礎上，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，實時調節充電電流，將恒流充電按電流值分為不同階段進行，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象，使電池在后續的充電過程中可接受更多的電量。后期采用恒壓方式充電，使電池達到滿充狀態。并且采用電池電壓二階導數(D2V/Dt2)作為充電終止時刻判據，當電池在充足電時電壓二階導數將是一個確定的值，與傳統控制方法相比更加安全可靠，可實現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明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0042]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1為【背景技術】中提供的電池恒流充電特性曲線示意圖；
[0044]圖2為本發明實施例1提供的一種快速直流充電方法的流程圖；