充电锂电池快速充电方法

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1 我充电的时候怎么能叫“快充”呢？我们充电的基本诉求：1）充电要快；2）不要影响我的电池寿命；3）尽量省电，放多少电量，尽量充进我的电池里。 那么多快才能称之为快呢?目前还没有标准文献给出具体数值，我们暂时参照目前最流行的补贴政策中提到的数字门槛值。 下表是新能源乘用车2017年补贴标准。

可以看出快充入门级别为3C。 事实上，在乘用车补贴标准中，并没有体现要求。 从一般乘用车的宣传材料上可以看到，大家一般都能充满80%就可以当做快充来用，就会进行宣传。

那么，乘用车1.6c就可以作为入门级的充电参考值。 按照这个思路，推广15分钟满80%，相当于3.

2C. 2.快充瓶颈?在此背景下，相关方紧随其后的是实体主体，包括电池、充电器、配电设施等。 我们讨论快充，直接认为电池会出现问题。

其实，在电池出现问题之前，首先就是充电机和配电线路的问题。 我们提到了TSLA的充电桩，它的名字叫超级充电桩，它的功率是120KW。 根据Tslamodels85D、96S75P、232的参数。

5ah、最高403V、1.6C对应最大需求功率是149.9kW。

从这里可以看到有对电动机充电桩的测试，1.6C也就是30分钟。 国家标准中，不允许将充电站直接设置在原有住宅电网内。

1个快充桩所用的电量已经超过了十几户人家的用电。 因此，既有充电站须单独设置10kV变压器，且一个区域的配电网不新建多少个10kV变电站。 接下来说电池。

电池能否承载1.6C或者3.2C的充电要求，可以从宏观和微观两个角度来看。

3.快速充电理论快速充电理论这个课题之所以被称为“宏观快充理论”，是因为直接决定电池快充能力的是锂离子电池内部正负极材料的性质、微观结构、电解液成分等。 添加剂、隔膜性能等等，这些微观层面的内容，我们暂时放在电池的外面，看到锂离子电池的快速充电。

锂离子电池存在的最大充电电流1972年美国科学家贾马斯提出，电池在充电过程中，存在最佳的充电曲线，以及他的马斯三定律，需要注意的是，这一理论是针对铅酸电池提出的，它定义了最大可接受充电电流的边界条件是出现少量的侧向电流，显然这种条件和具体的反应类型有关。 但系统有最好的解决方案，但它只是一个测验。 具体对于锂离子电池来说，定义其最大可接受电流的边界条件可能具有重新的意义。

综合一些研究文献的结论，其最优值仍然呈现类似规律的曲线趋势。 值得注意的是，锂离子电池的最大边界条件，除了锂离子电池单体的因素外，还与系统层面的因素如散热能力、系统可接受的最大充电电流等有关，不同电池组的最大边界条件也不同。 那我们就在这个基础上继续讨论下去。

Maszer的公式描述：i=i0*e^αt；I0为电池的初始充电电流；α为充电接受率；T为充电时间。 I0和α的值与电池的类型，结构及新旧有关。 现阶段，基于最佳充电曲线的电池充电方法研究具有重要意义。

如下图所示，如果充电电流超过此最佳充电曲线，不但不能提高充电率，反而会增加电池的电量；如果小于此最佳充电曲线，虽然不会损害电池，但会延长充电时间，降低充电效率。 这个理论的阐述包括三个层面，这为马斯之旅：1.对于任何给定的放电电流，电池中电荷的电流与电池的容量α和电池的容量成反比；2.对于任何给定的放电量，α与放电电流ID成正比；3.电池以不同的放电率放电，其最终允许充电电流IT(可接受能力)为各放电率下允许充电电流之和。 上述定理也是充电接受能力概念的来源。

首先了解一下什么是充电接受。 找了一圈没看到统一的官方意思。 按照你自己的理解，充电接受能力就是在一定的环境条件下，充电电池在一定的电量下充电的最大电流。

可以接受的影响是指没有产生不该有的副作用，对电池的寿命和性能没有产生不利的影响。 进一步了解三条定律。 第一定律，电池放电之后，充电接受能力和当前电量大小有关，电量越低，充电接受能力越高。

第二定律，充电过程中，脉冲放电可以帮助电池提高实时接受电流值；第三定律，充电接受能力会由充电前的预充放电情况叠加而成。 如果马斯也认为适用于锂离子电池的话，反向脉冲充电（下文中具体名称为反射快速充电法）除了从极化角度考虑，对温升抑制有帮助外，马斯也积极提出了建议。 支持脉冲方法。

进一步的，真正意义上的智能充电方式，即智能充电方式，即充电电流值一直随着锂离子电池的马斯客曲线而变化，从而在安全边界内最大化充电效率。 4种常见的快速充电方法锂离子电池的充电方法有很多种，针对快速充电的要求，其重要的方法有脉冲充电、反射充电、智能充电等。 不同的电池类型，其适用的充电方法并不完全相同，本节不对此作出具体的区分。

脉冲充电这是文献中介绍的一种脉冲充电模式，充电接触后提供脉冲阶段，上限电压为4.2V，且持续在4.2V以上。

先不提其具体参数设置的合理性，不同类型的批次都有差异。 我们关注脉冲的实施过程。 下面是一个脉冲充电曲线，主要包括三个阶段：预充电，恒流充电和脉冲充电。

恒流充电时以恒定电流对电池进行充电，部分能量被转移到电池内部。 当电池电压升到上限电压（4.2V）时，进入脉冲充电模式：以1C的脉冲电流对电池进行充电。

电池电压在恒定的充电时间Tc内不断上升，停止充电时电压会缓慢下降。 当电池电压下降到上限电压（4.2V）时，以同样的电流值对电池进行充电，开始下一个充电周期，如此循环，直至电池充满。

脉冲充电过程中，电池电压上升的速度会逐渐变慢，停止时间T0会变长。 当恒流充电占空比低至5%～10%时，认为电池已充满，结束充电。 与常规充电方式相比，脉冲充电可以用大电流充电，而且会消除电池中阻断剂的集中和欧姆极化，使下一轮充电更加平稳，充电速度快，对电池温度影响小，影响电池的寿命，目前被广泛应用。

但是它的缺点也是显而易见的：电源对流功能有限制，这增加了脉冲充电方式的成本。 间歇充电方式，锂离子电池，间歇充电，间歇，间歇电方式，可变电压间歇充电。 1）厦门大学陈恭甲教授提出的跨流间歇传输方式的改变。

其特点是将恒定电流充电改为限制电流充电。 如下图所示，充电电流变化的第一阶段，首先采用较大的电流值对电池进行充电。 当电池电压达到截止电压V0时，停止充电。

此时，电池电压已急剧下降。 保留一段停止时间后，减小充电电流继续充电。 当电池电压升到截止电压V0时，停止充电，这样恢复时间（一般约为3~4倍）充电电流将降低设定的截止电流值。

然后进入恒压充电阶段，对蓄电池进行充电，直至充电电流减小到下限值时，充电结束。 电转充电主要采用电流逐渐减小的间歇方式，即加速充电过程，缩短充电时间。 但此种充电方式电路较复杂，成本较高，通常只在大功率快充时才考虑。

2）根据电量的变化，存在耐电性间歇充电的变化。 二者的区别在于第一级充电过程，由间歇流改为间歇充电。 比较上图（a）和图（b），可见恒压间歇充电更符合最佳充电方式的充电曲线。

在每个恒压充电阶段，由于电压恒定，充电电流按指数规律自然下降，电池电流接受率随充电而逐渐下降。 REFLEX快速充电法 反射快速充电法，又称反射充电法或“打鼾”充电法。 该方法的每个工作循环包括正向充电、反向瞬间放电三个阶段。

很大程度上解决了电池极化问题，加快了充电速度。 但反向放电会缩短锂离子电池的寿命。 如上图所示，在每个充电周期中，2C的电流充电时间为TC的10s，然后TR1为0。

5s，反向放电时间为1s TD，停止时间为0.5s TR2，每个充电周期时间为12s。 随着充电，充电电流会逐渐变小。

智能充电方式是目前较为先进的充电方式。 如下图所示，其重要原理是应用DU/DT和DI/DT控制技术。 通过检查电池电压和电流的增量，对电池进行充电，动态跟踪电池可接受的充电电流，使得充电电流从一开始便保持在电池可接受的范围内。

这种智能方法一般与神经网络、模糊控制等先进的算法技术相结合，实现系统的自动优化。 5 充电方式对比了恒流充电方式和反向脉冲充电方式对充电速率影响的实验数据。 恒流充电是在整个充电过程中以恒定的恒定电流对电池进行充电。

恒流充电可以有较大的电流充电，但随着时间的推移，极化电阻逐渐出现并加入更多的能量，造成更多的能量发热、消耗，使电池温度逐渐升高。 比较脉冲充电法为恒流充电，而脉冲充电则是在短暂的反向充电电流之后再进行一段时间的充电。 基本形式如下图所示。

在充电过程中，增加瞬态放电脉冲，利用去极化作用，降低充电过程中极化电阻的影响。 有研究专门比较了脉冲充电与恒流充电的效果。 取1c、2c、3c、4c（c为电池额定容量值）的平均电流，已用于4组对比实验。

电池充满电后所释放的电量。 图中为充电电流为2C时，脉冲电流的电流和电池侧电压波形。 表1为恒流脉冲充电实验数据。

脉冲周期为1s，正脉冲时间为0.9s，负脉冲时间为0.1s。

ICHAV为充电平均电流，QIN为充电量；qo为放电功率，η为效率从上表中的实验结果可知，恒流充电与脉冲充电效率近似，脉冲略低于恒流，但向内供给电池的总功率却明显多于恒流模式。 6、不同脉冲占空比对脉冲充电的影响 负电流放电时间慢，有一定影响，且放电时间越长，充电越慢；当同一平板时，单位时间内充电，放电时间越长。 从下表可以看出，不同的占空比对效率和输电量有明显的影响，但是数值差别不是很大。

与此相关，有两个重要参数，充电时间和温度均未显示。 因此，选择脉冲充电优于连续恒流充电，而具体选择占空比，则必须关注温升和充电时间的需求。 参考文献1王飞，锂铁锂及三元材料与电容充电复合电极因电动汽车锂离子电池射频充电特性研究；3何秋生，锂离子电池充电技术综述。