锂电池快速充电方法锂电池快速充电方法动力电池技术百家号新车上市，当然我说的是电动汽车，时常会出现这样的介绍：“快速充电，半小时充电80%，续航200公里，完全解决你的里程焦虑！”快充，商用车用来提升设备使用效率，乘用车用来解决里程焦虑，不断逼近“加一箱油”的时间。大有成为标配的趋势。今天就一块儿来挖一挖快充方法，捎带挖一挖方法的由来。充电多快可以叫“快充”？我们充电的基本诉求：1）充电要快；’2）不要影响我电芯寿命；3）尽量省钱，充电机放出来多少电，尽量都充到我的电池里。那么多快就可以叫快充了呢？并没有什么标准文献给出具体数值，我们暂且参考知名度最高的补贴政策中提及的数值门槛。下表是新能源客车2017年补贴标准。可以看到，快充的入门级是3C。实际上，在乘用车的补贴标准中，没有提及快充的要求。从一般乘用车的宣传资料中，可以看到，大家一般认为30分钟充满80%已经可以作为快充的噱头，拿出来宣传了，那么姑且认为乘用车的1.6C就可以是入门级快充参考值。按照这个思路，宣传15分钟充满80%的，相当于3.2C。快充的瓶颈在哪里？在快充这个语境里，相关方按照物理主体分，包括电池、充电机、配电设施。我们讨论快充，直接的想到电池会不会有问题。实际上，在电池有问题之前，首先是充电机，配电线路的问题。我们提到特斯拉的充电桩，其名曰超级充电桩，它的功率是120kW。按照特斯拉Model S85D的参数，96s75p，232.5Ah，最高403V计算，其1.6C对应最大需求功率为149.9kW。从这里就可以看到，对于长续航纯电动车型，1.6C或者说30分钟充满80%已经对充电桩构成考验。在国家标准中，不允许在原来的居民用电网络中直接直接设置充电站。1台快充桩的用电功率就已经超出几十户居民的用电量。因此，充电站都需要单独设置10kV变压器，而一个区域的配电网络并非都有余量增加更多的10kV变电站。然后说道电池。电池是否能够承载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待。宏观上的快速充电理论之所以这节的题目叫做“宏观上的快速充电理论”，是因为直接决定电池快速充电能力的是锂电池内部正负极材料性质、微观结构，电解液成分、添加剂，隔膜性质等等，这些微观层面的内容，我们暂时放在一边，站在电池外边，看锂电池快速充电的方法。锂电池存在最优充电电流1972 年美国科学家J.A. Mas 提出蓄电池在充电过程中存在最佳充电曲线和他的马斯三定律，需要注意的是，这个理论是针对铅酸蓄电池提出的，其界定最大可接受充电电流的边界条件是少量副反应气体的产生，显然这个条件与具体的反应类型有关。但系统存在最优解的思想，却是放之四海而皆准的。具体到锂电池，界定其最大可接受电流的边界条件可以重新定义。基于一些研究文献的结论，其最优值仍然是类似马斯定律的曲线趋势。值得注意的是，锂电池的最大可接受充电电流的边界条件，除了需要考虑锂电池单体的因素，还需要考虑系统级别的因素，比如散热能力不同，系统的最大可接受充电电流是不同的。然后我们暂且以这样的基础继续向下讨论。马斯定理的公式描述：I =I0*e^αt式中；I0为电池初始充电电流；α 为充电接受率；t 为充电时间。I0和α 的值与电池类型、结构和新旧程度有关。现阶段对电池充电方法的研究主要是基于最佳充电曲线来开展的。如下图所示，如果充电电流超过这条最佳充电曲线，不但不能提高充电速率，而且会增加电池的析气量；如果小于此最佳充电曲线，虽然不会对电池造成伤害，但是会延长充电时间，降低充电效率。对这个理论的阐述包含三个层次，是为马斯三定律：①对于任何给定的放电电流， 蓄电池充电时的电流接受比α 与电池放出的容量平方根成反比；② 对于任何给定的放电量，α与放电电流Iｄ 的对数成正比；③蓄电池在以不同的放电率放电后， 其最终的允许充电电流It （ 接受能力） 是各个放电率下的允许充电电流的总和。以上定理，也是充电接受能力这个概念的来源。先理解一下什么是充电接受能力。找了一圈，没有看到统一官方的定义。按照自己的理解，充电接受能力就是在特定环境条件下，具备一定荷电量的可充电电池充电的最大电流。可以接受的含义是不会产生不应有的副反应，不会对电芯的寿命和性能造成不良影响。进而理解一下三定律。第一定律，在电池放出一定电量以后，其充电接受能力与当前荷电量有关，荷电量越低，其充电接受能力越高。第二定律，充电过程中，出现脉冲放电，有助于帮助电池提高实时的可接受电流值；第三定律，充电接受能力会受到充电时刻以前的充放电情况的叠加影响。如果马斯理论也适用于锂电池，则反向脉冲充电（下文中具体名称为Reflex 快速充电法）除了可以用去极化的角度解释其对温升抑制有帮助以外，马斯理论也作为对脉冲方法的支撑。而更进一步的，真正将马斯理论全盘运用的，是智能充电方法，即跟踪电池参数，使得充电电流值始终因循锂电池的马斯曲线变化，使得在安全边界以内，充电效率达到最大化。常见快速充电方法锂电池的充电方法有很多种，针对快速充电的要求，其主要方法包括脉冲充电、Reflex 充电，和智能充电。不同的电池类型，其适用的充电方式也不完全相同，在方法这节不做具体区分。脉冲充电这是来自文献中的一个脉冲充电方式，其脉冲阶段设置在充电触及上限电压4.2V以后，并在4.2V以上持续进行。暂且不提其具体参数设置的合理性，不同类型电芯存在差异。我们关注一下脉冲实施过程。下面是脉冲充电曲线，主要包括三个阶段：预充、恒流充电和脉冲充电。在恒流充电过程中以恒定电流对电池进行充电，部分能量被转移到电池内部。当电池电压上升到上限电压（4.2 V）时，进入脉冲充电模式：用1 C 的脉冲电流间歇地对电池充电。在恒定的充电时间Tc内电池电压会不断升高，充电停止时电压会慢慢下降。当电池电压下降到上限电压（4.2 V）后，以同样的电流值对电池充电，开始下一个充电周期，如此循环充电直到电池充满。在脉冲充电过程中，电池电压下降速度会渐渐减慢，停充时间T0会变长，当恒流充电占空比低至5%～10%时，认为电池已经充满，终止充电。与常规充电方法相比，脉冲充电能以较大的电流充电，在停充期电池的浓差极化和欧姆极化会被消除，使下一轮的充电更加顺利地进行，充电速度快、温度的变化小、对电池寿命影响小，因而目前被广泛使用。但其缺点很明显：需要一个有限流功能的电源，这增加了脉冲充电方式的成本。间歇充电法锂电池间歇充电法包括变电流间歇充电法和变电压间歇充电法。1）变电流间歇充电法变电流间歇充电法是由厦门大学陈体衔教授提出来的，它的特点是将恒流充电改为限压变电流间歇充电。如下图所示，变电流间歇充电法的第一阶段，先采用较大电流值对电池充电，在电池电压达到截止电压V0时停止充电，此时电池电压急剧下降。保持一段停充时间后，采用减小的充电电流继续充电。当电池电压再次上升到截止电压V0时停止充电，如此往复数次（一般约为3～4 次）充电电流将减小设定的截止电流值。然后进入恒电压充电阶段，以恒定电压对电池充电直到充电电流减小到下限值，充电结束。变电流间歇充电法的主充阶段在限定充电电压条件下，采用了电流逐渐减小的间歇方式加大了充电电流，即加快了充电过程，缩短了充电时间。但是这种充电模式电路比较复杂、造价高，一般只有在大功率快充时才考虑采用。2）变电压间歇充电在变电流间歇充电法的基础上，有人又研究了变电压间歇充电法。两者的差异就在于第一阶段的充电过程，将间歇恒流换成间歇恒压。比较上面图(a)和图 (b)，可见恒压间歇充电更符合最佳充电的充电曲线。在每个恒压充电阶段，由于电压恒定，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。Reflex 快速充电法Reflex 快速充电方法，又被称为反射充电方法或“打嗝”充电方法。该方法的每个工作周期包括正向充电、反向瞬间放电和停充3 个阶段。它在很大的程度上解决了电池极化现象，加快了充电速度。但是反向放电会缩短锂电池寿命。如上图 所示，在每个充电周期中，先采用2 C 的电流充电时间为10 s 的Tc，然后停充时间为0.5 s的Tr1，反向放电时间为1 s 的Td，停充时间为0.5 s 的Tr2，每个充电循环时间为12 s。随着充电的进行，充电电流会逐渐变小。智能充电法智能充电是目前较先进的充电方法，如下图所示，其主要原理是应用du/dt 和di /dt 控制技术，通过检查电池电压和电流的增量来判断电池充电状态，动态跟踪电池可接受的充电电流，使充电电流自始自终在电池可接受的最大充电曲线附近。这类智能方法，一般结合神经网络和模糊控制等先进算法技术，实现系统的自动优化。充电方式对充电速率影响的实验数据文献比较了恒流充电方法和一种反向脉冲充电。恒流充电就是整个充电过程中以恒定不变的电流对电池进行充电充。恒流充电初期，可以有大电流充电，但随着时间的推移，极化电阻逐渐显现并增加，造成更多的能量转化成热量，消耗掉并使得电池温度逐渐上升。恒流充电与脉冲充电的比较脉冲充电方法，是以一段时间的充电之后，出现短暂的反向充电电流。其基本形式如下图所示。充电过程中夹杂短暂的放电脉冲，起到去极化的作用，降低极化电阻在充电过程中造成的影响。有研究专门对比了脉冲充电与恒流充电的效果差异性。取平均电流为１Ｃ，２Ｃ，３ Ｃ 和４Ｃ（Ｃ 为电池额定容量数值） ， 分别做了４ 组对比实验，通过电池充完后放出的电量来衡量实际充入的电量下。图为充电电流为２Ｃ 时脉冲充电的电流及电池端电压波形。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为充入电量；Qo为放出电量，η为效率。从上表中的实验结果可以看到，恒流充电与脉冲充电效率近似，脉冲略低于恒流，但充入电池的总电量，脉冲方式明显多于恒流方式。不同脉冲占空比对脉冲充电的影响脉冲充电中的负电流放电时间对充电快慢有，一定影响， 放电时间越长， 充电越慢； 保持相同平?均电流充电时， 放电时间越长。从下表可以看出，不同占空比对效率和充入电量有明确的影响趋势，但数值差异不是很大。与此相关的，还有两个重要参数，充电时间和温度没有显示。因此，选择脉冲充电优于持续恒流充电，具体选择占空比，则需要重点考虑电池温升和充电时间诉求。参考文献1 王飞，磷酸铁锂和三元材料与电容炭复合电极倍率性能研究；2 程广明，电动汽车锂电池快速充电特性的研究；3 何秋生，锂电池充电技术综述；延伸阅读：散热能力，动力电池快速充电的照门设计一款动力电池包，怎样看待电芯的充电能力和自放电特性？学习笔记|电动汽车无线充电，电磁辐射安全学习笔记|电动汽车无线充电，效率影响因素学习笔记|无线充电基础学习笔记|非车载充电机原理和工作过程学习笔记|车载充电机，工作原理和过程本文由“动力电池技术”编辑整理，只做学习交流之用；其余图片来自互联网公开资料。只做学习交流之用，转发请注明出处。本文由百家号作者上传并发布，百家号仅提供信息发布平台。文章仅代表作者个人观点，不代表百度立场。未经作者许可，不得转载。动力电池技术百家号最近更新：简介:新能源汽车那些事儿，让专业的人说给你听作者最新文章相关文章当前位置:&&
[电池充电原理图详解]电池快充的原理是什么？
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3秒自动关闭窗口●快速充电技术原理？　　回归到一个体育老师教过的物理公式，P「电功率」＝U「电压」xI「电流」。目前提升充电功率的两个方法，要么提升电压，要么增加电流，要么电压、电流均提高。并且只有经认证的端和适配器才能实现高效的充电效果。　　首先充电器把家用电的220V降压到5V输出到手机Micro&USB接口，然后手机内部电路再降压到4.3V左右给电池充电。这里面一共有两个降压的过程。手机充电演示原理快充技术汇总◆高通：Quick&Charge&2.0　　高通Quick&Charge&2.0是一套全面的电池管理技术，通过增加电流和电压的方式提升充电速度，它支持5V、9V和12V三种电压，最大充电电流可达3A。通过Micro&USB连接器，高通Quick&Charge&2.0&Class&A提供最高达24W的功率，通过Type-C连接器可提供36W的功率。根据高通的实验室数据，Quick&Charge&2.0能在96分钟充满一颗3300mAh的电池。高通Quick&Charge&2.0充电30分钟手机电量可至50%◆MTK的Pump&Express快充技术　　MTK的Pump&Express快充技术分为两种，一种带Plus一种不带Plus，带Plus的可以可提供24W(12V)甚至更高的输出功率，而不带Plus的则可提供10W(5V)的输出功率。30分钟内给一块2060mAh的电池充满75%的电量&&Pump&Express&Plus是联发科专有的快速充电技术，支持输出高达15W以上的大功率充电器，可将移动设备的典型充电时间最多缩短高达50%。Pump&Express&Plus的快充技术支持5V、7V和9V三种充电电压，充电电流均为1.67A。从理论上来说，Pump&Express&Plus快速充电技术可以在30分钟内给一块2060mAh的电池充满75%的电量。◆TI&MaxCharge　　TI&MaxCharge快充技术集成了5A单节锂离子电池充电器电路，在电流高达5A的时候支持高达14V的输入电压。向下兼容高通Quick&Charge&2.0的9V、12V两档电压，对联发科Pump&Express&Plus的7V、9V、12V支持也不在话下。与现有电池充电器相比，这款器件将充电时间减少一半以上，最高可将充电时间加少60%。TI&MaxCharge快充技术◆OPPO&VOOC　　OPPO&VOOC是一种低电压高电流的充电技术，相比传统充电速度提升4倍，在充电器和电池电路中都整合了MCU单片微型计算机来取代降压电路，并且MCU单片微型计算机能够自动检测充电设备是否支持快充。30分钟可以充到3000mAh电池的75%，目前只有OPPO自家产品才能使用该技术。&OPPO&VOOC闪充接口与普通数据线对比　　实际上OPPO&VOOC&闪充技术就是采用低电压高电流模式，保证充电速度的同时也能减少手机充电时适配器与手机的发热情况。不过这项技术的兼容性相对比较狭窄，只有Find&7才能匹配使用。而且后续由于充电器也进行「瘦身」，适配器参数改为了5V&4A，相比市面上能达到24W的适配器优势已经不那么明显了。&　　至于大家关心的哪家快充技术强？这里其实并不做过多的讨论。但从大家熟悉程度上看，QC2.0相比之下覆盖面更广一些，尤其国内手机旗舰机型采纳比较普遍。另外，大家在选购一部手机的时候并不会以是否具备快充技术而作为决定标准，这是一项添彩的功能，而且快充技术也在不断的发展。参考文章：　　　　　　　　　　本文属于原创文章，如若转载，请注明来源：http://mobile.zol.com.cn/565/5650459.html
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快速充电方案包含两个部分，充电器部分和电源管理部分，电源管理部分的芯片置于移动智能终端内，有独立的电源管理芯片，也有的直接集成在手机套片中，电源管理芯片对锂电池的整个充电过程实施管理和监控，包含了复杂的处理算法，锂电池充电包括几个阶段：预充阶段、恒流充电阶段，恒压充电阶段、涓流充电阶段，充电管理芯片根据锂电池充电过程的各个阶段的电器特性，向充电器发出指令，通知充电器改变充电电压和电流，而充电器接收到来自充电管理系统的需求，实时调整充电器的输出参数，配合充电管理系统实现快速充电。其实总的来说，目前市面上手机所常见的快充技术基本上都来自于三家公司：高通、联发科和OPPO，比如小米5就采用了QC3.0的快充技术。1、高通Quick Charge我们先来说一下高通，现在高通QC4.0已经发布，但是目前市面上常见的高通Quick Charge快充标准大多为QC2.0和QC3.0两种，相比于第一代时候的5V/2A固定电流电压技术来说，QC2.0则提供了5V、9V和12V三个档位的电压，以及最大3A（一般手机适配器不会达到这么多）的电流。相较于QC1.0来说，充电速率上提升了很多。我们以QC2.0来举个例子，Quick Charge 2.0需要手机与充电器都符合这一标准才能使用，为了防止老版本手机在充电时被过大电流烧毁，充电器中还加入一个IC控制器判断，当然，不符合Quick Charge标准的也有5V低电压与1A电流伺候。Quick Charge 2.0已经融入到高通骁龙801处理器芯片中。目前支持这一技术的手机与相应的充电器搭配即可支持，例如小米4，三星S5或是HTC One M8，理论上，Quick Charge 2.0比传统USB充电方式快75%。，能在30分钟内为3300毫安时的电池充入60%的电量。这项技术的局限性在与于芯片，这是高通的技术壁垒。虽然骁龙210这种入门货也支持，但非高通芯片，比如魅族的三星Exynos，华为的海思，以及MTK6595等就没办法了。其实QC2.0就已经基本解决了充电功率方面的问题，如果再提高充电功率可能就会引发严重的手机发热问题。所以QC3.0的出发点就是解决手机侧的接收效率。
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电瓶车的电瓶一般有铅酸蓄电池和锂电池两种。这些电瓶都是由若干的电池成组而成的（铅酸蓄电池类型的由6个或者8个串并联组成；锂电池类型的则由若干个锂电池串并联组成）。而涉及到电池组的充电方式，这里又有另外的一个大问题了，就是电池均衡问题。关于电池均衡问题，我在这里不再详说，百度一下就可以了。我只能说目前的绝大多数电瓶车电池都没有电池均衡管理，所以这个导致了电池组的寿命远远不如单个电池的寿命，这也解释了为什么电瓶车的电池不耐用，一年左右就报废了~~~同时也解释了当前电动汽车发展的困境就是电池成组技术的限制。 & & &&简单来说结论就是：快速充电是指充电电流大于0.1C的充电方式，这种充电方式对于单个锂电池来说，对寿命与稳定性等的影响非常小；但是如果对于电瓶车电池组来说的话，快充就是用时间换取电池寿命的一种行为。
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快速充电的方式确实非常诱人，在实验室的操作也显示处较高的可行性，不过在安全测试数据没有出来之前我支持反对者的意见，毕竟由这么大电流带来的这些热量在快充这么短时间内的消散很成问题，而且电池这种小体积的封闭体系很容易在这些热量的怂恿下异化为小型炸弹。当然，这并不是说将来不会有人成功地研制出符合快速充电安全保障的材料，不过我想这些问题的迎刃而解很多是要交托给企业的现场工程师和工艺人员，如何改善电池包装空间和电芯设计，在电动车上如何调整电路板和核心部件的位置，以及附加水冷或者热量导出装置的开发，这些问题可能都是实业人员需要解决的，相信在不久后应该就能实现。
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锂离子电池快速充电方法研究
research on fast charge method for lithium ion battery.pdf 4页
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锂离子电池快速充电方法研究
research on fast charge method for lithium ion battery
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锂离子电池快速充电方法研究
王鸿雁，李广凯．江政昕，沈洁
(华北电力大学电气与电子工程学院。河北保定071003)
摘要：介绍了锂离子电池的工作原理和快速充电基本原理．对锂离子电池的传统充电方法——五阶恒流充电方法和快
遽充电方法一五阶恒漶快遮充电方法进行了分析。按厢连续正交技术确定了五阶恒流充电的最优充电模式．在此基
础上确定了五阶恒漉快速充电的充电模式．并对两种充电方法进t亍了仿真．结果衰明两种充电方法都能謦完成对锂离
子电池的充电．加入放电脉冲可以增大充电电流的大小．增长大电流持续时问．从而实现了快速充电。
关键词：锂离子电池；快速充电；五阶恒流
中圈分类号：TM912 文献标识码：A
文章编号：X(16-04
methodforlithiumion
Researchfast
Hong-yart,LIGuang-kai，JIANG27aeng-xin，SHEN
of'Electrlcal
Abstract：The
oflithiumion andthebasic
wereintroduced．The
operatingprinciple battery
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methodandthe
methodofthe
traditional
constantcun"ent
chargingwayfive-stage
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analyzed．Anoptirealchargingpattamfive-stage
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近几年．燃油汽车产生的环境问题以及燃料的经济性问
题引起了人们越来越多的关注。绿色、环保、经济的交通工具
烯酯、碳酸二甲酯和氯碳酸酯等。隔板是多孔、电子绝缘的，是
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