恒流充电法及其应用领域

恒流充电方法是通过调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方式使充电电流强度保持不变的充电方法。该方法控制简单，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，此时电能不能有效转化为化学能，多变为热能消耗掉了。因此，恒流充电法常常是作为阶段充电中的一个环节。图3-10所示为恒流充电曲线。

按照其充电电流的大小，恒流充电法可以分为涓流充电、标准恒流充电和分段恒流充电。

涓流充电主要是指采用一定充电倍率（I＜0.1C）的恒流充电模式，该方法对电池的损伤比较小，对电池内部材料具有一定修复和激活的功能，可以使活性物质分布逐渐均匀，常作为均衡器中主要的均衡电流模式，但是充电时间比较长（t＞10h）。

图3-10 恒流充电曲线

标准恒流充电模式与涓流充电模式相同，只是充电倍率比较大，一般都在0.2～1C之间，功率型的电池会更高一些，该充电方式耗时比较少、操作简单、容易实现，但是随着电池SOC的增加，电池可接受的充电能力逐渐降低，如图3-11所示。在充电末期，可接受的充电倍率很小，如果此时仍采用恒流高倍率充电，就会造成电池负极出现锂的结晶和极板上活性物质的脱落，造成不可恢复的损伤。

有学者提出了分段恒流充电模式，将电流设定为两个或者多个数值，当电压达到截止条件后，电流就跳转到下一个设定值处。此处分别分析了两阶段、三阶段、四阶段和六阶段的充、放电模式下的充电时间、效率和寿命变化特性，见表3-6。(www.xing528.com)

图3-11 电池可接受充电倍率曲线

表3-6 不同分段下的电池充电时间、充电效率和电池寿命变化特性

从表3-6可以看出，对于两阶段充电模式，电池在第一阶段充电倍率的大小对电池性能的影响比较大，电流过大，电池内部的损伤就比较明显，容量下降快；在第二阶段电流过小，充电时间没有得到明显的改善。所以通过实验对比，确定出第一阶段最佳的工况电流倍率为0.5C。对于三阶段充电模式，第一阶段的工作电流只要不超出电池可接受的范围值，不使电池内部产生气体，该模式对电池的损伤差别就不太明显（表3-6中设定为30A和60A，电池寿命分别是363次和360次）。而对于高阶段充电模式，主要针对表3-6中四阶段充电模式和六阶段充电模式，两模式下电池寿命分别是407次和432次，寿命相差不大。

恒流充电简单易操作，小电流可以对电池容量进行修补和对活性材料进行激活，但是该方法需要建立在精确的SOC预测基础上。目前各种预测方法都存在一定的误差累计现象，容易导致电池发生过充或者未充满现象。针对多阶段恒流充电模式，起初对电池充电速率的提升起到很好的作用，但是随着电池技术的研究，动力电池的性能都在不断地改善，很多种类的电池（如磷酸铁锂电池）在自身可接受的充电倍率下，恒流充电量能达到95%以上，因此分段恒流充电的意义就不太大了。