充电过程策略分析（五）功率跟随与电量跟随充电过程对比

lichengwan

5.1.3.功率跟随与电量跟随充电过程对比

如上所述，电量跟随策略相对于功率跟随策略而言，由于其为动力电池充电的电流要小的多，因此想要让动力电池达到较高SOC状态所需的时间便需要更长。但好在增程应用的目的并非是快速为动力电池补能，基于此应用背景，其对于充电时长的敏感度便不再是关键。

同时，基于上述所提到的电量跟随方案中存在的充电电流波动问题，此问题的存在对于电芯性能不一致的动力电池而言，会造成一定的寿命影响。但在如今动力电池技术及工艺水平提升下，绝大部分动力电池已经不存在此问题，所以电量跟随下电流波动对动力电池寿命的影响弊端也就不再存在了。

另外，由于新能源汽车存在能量回收策略的应用，在此策略之下，回收的能量多是通过动能转化而来，同时其充入动力电池的多少通常也并非来自动力电池的主动需求，此背景下，若在一些无BMS作为能量回收充电控制的系统中，这将会是一种强制输入的能量。基于此能量回收的应用背景，当采用功率跟随的增程策略时，将会存在车辆制动的瞬间充入动力电池的功率大于动力电池的需求功率，而此产生的结果可能会使得动力电池的极化现象或产热现象较之正常工况要更严重。


图17 能量回收与功率跟随策略对动力电池的影响
同时，若此时的功率跟随策略中应用了脉冲充电方式，那么会在某一时段中存在非连续的脉冲电流叠加连续的回收电流，从而使得为动力电池充电的总电流存在异形波的情况，其电流示意可如下所示：


图18 电流叠加后的总充电电流示意
而此电流波的存在对于动力电池是否有影响尚需进一步评估。尽管电流叠加后的波形异常以及总能量大于需求能量的现象存在时间极短，且只会发生于能量回收的过程中，但在精细化控制管理的开发趋势中，该现象的存在却是不得不被考虑的问题之一。当然，对于传统控制与应用而言，可以不对此问题进行考虑。

同样的能量叠加现象在电量跟随的增程策略中也存在，但与功率跟随策略下所产生的结果却完全不同。如上文所述，在电量跟随策略下，增程器的输出功率是以动力电池的需求功率为唯一来源，而此输出功率在车载应用中优先被车辆运行所消耗，这致使流向动力电池的能量要远低于其需求的能量，而在叠加由车辆动能转化而来的回收的能量后，此结果也不会超过动力电池的需求能量，其过程示意如下：


图19 能量回收与电量跟随策略对动力电池的影响
又如上文分析，在电量跟随的策略下，由于小电流的应用让脉冲充电方式无需应用，因此本就不大的、连续的、波动的充电电流，在叠加回收电流后其依然具有相似的结果，而此最终电流在如今电池电芯一致性高的应用下，并不存在额外的风险。

基于此间的能量流转过程，电量跟随策略较之功率跟随而言，其在应对如能量回收等策略而形成的额外能量的叠加上，此综合能量对于动力电池的影响要更小，甚至对于动力电池的充电过程还有一定的帮助。

本节‘5.1.3’所述与脉冲充电已无直接关系，仅为对比不同增程策略下的充电过程的优劣，同时对可能产生的额外能量在充电过程中对动力电池可能存在影响进行提醒，以便对开发过程做出合适的应用调整。在车载能量的精细化控制、管理的发展趋势中，其过程有别于传统的管理模式，在此背景之下，需对可预料能量尽可能的合理利用，以达到整车系统分高效率。

言归正传，综上所述，在增程应用中，采用脉冲充电方式需在确保负载可接受的前提下，评估所应用的增程控制策略下的充电电流是否会让动力电池存在极化的可能。这其中，电量跟随由于小电流充电方式可无需采用此充电策略，而功率跟随方案或可在一定功率范围内使用，从而达到进一步提升锂离子电池寿命的目的，但具体的还需根据实际应用以及实现过程的投入而定。

总结全文，如下图示意：


图20 新能源汽车充电方式研究