动力电池快速充电基础理论研究与应用

能源紧缺、环境污染、温室效应都迫切需要加快电动汽车的发展。动力电池技术是降低电动汽车成本，加快推广和普及电动汽车的关键。但目前尚缺乏对快速充电的基础研究。充电接受率是动力电池的重要性能指标，是影响动力电池充放电特性的重要参数，是快速充电技术的关键。对于成品电池，提高其充电接受率，既可以加快充电速度，又可以延长其使用寿命，还可以提高动力电池的续航能力。因此充电接受率的研究对提高成品电池的管理技术，降低使用成本，加快电动汽车的发展有着十分重大的意义。本项目拟对充电接受率进行深入研究，找到影响充电接受率的各种因素，通过建立动力电池新的数学模型，借助MATLAB仿真技术和模糊、遗传、灰色以及蚁群等手段，形成充电接受率的成因表达式，对快速充电器的设计提供科学依据。从而避免目前快速充电器设计中，盲目追求"快速"，牺牲电池寿命的行为继续发生，推动动力电池快速充电技术的发展。

本项目以节能、环保、绿色、低碳为选题背景，以快速充电的重要参数——充电接受率为研究重点，以合理、高效快速充电器设计为研究目标，旨在推动动力电池快速充电的基础理论研究的发展，为各级、各类充电器设计提供理论分析和理论性指导，从而使动力电池快速充电器设计向注重环保、规范设计的方向发展，达到电池生产企业与电池用户双赢的目的。.　　在三年多的研究时间里，我们进行了数百次的各种充放电实验，整理分析了数千份的实验报告，重点对单体蓄电池进行了“充电接受率”、“蓄电池充电数学模型”、“剩余容量在线检测”、“理想充电过程模拟模拟系统”、“脉冲充电占空比”、“初始充电电流”等多项专题研究，发表了中文核心期刊论文3篇、国际期刊论文3篇，参加各类学术会议并发表论文8篇，其中已经被EI检索论文7篇。申请发明专利和实用新型专利8项，已经获得专利（或者专利授权）4项，其余皆已经获得专利申请号，在公布审查期间。共有3名河海大学、湖南工业大学硕士研究生参与本项目研究，其中1名已经毕业，另有2名将于2014年上半年毕业。有1名博士研究生（广东工业大学）参与本项目研究业已毕业。. 通过三年多的潜心研究，我们对马斯三定律有了更深刻的认识，提出了一些补充意见，并建立了新的充电接受率的数学模型。辨析了“充电接受能力”和“充电接受率”这两个看似相同实则不同的两个概念，并总结出一套有针对性的“充电接受率计算方法”。蓄电池剩余容量问题，是我们研究中不可逾越的难题，针对电池剩余容量的在线检测，经过长期的实验研究与数据分析，我们提出了一种利用“回跳电压（rebound voltage）”作为检测标本的SOC估算新方法。蓄电池在充电过程中，通过直接集气、排水集气和压力函数法等各种方法，对极化引起的析气现象进行了数值的量化研究与分析，并根据充电过程中析气产生过程的特点，量身设计了一种专门用于验证蓄电池充电析气量的传感器，以及设计了围绕该传感器的闭环充电系统。通过长期的实验，在马斯定律参数的取值和取值范围方面取得了一定的进展。为合理设置初始充电电流进而合理设计快速充电装置提供了相当有意义的参考。