鋰電池常見(jiàn)快速充電辦法有哪些
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-26 17:06
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鋰電池的充電辦法有很多種，針對(duì)快速充電的要求，其主要辦法包含脈沖充電、Reflex 充電，和智能充電。
1脈沖充電
這是來(lái)自文獻(xiàn)中的一個(gè)脈沖充電辦法，其脈沖階段設(shè)置在充電觸及上限電壓4.2V今后，并在4.2V以上繼續(xù)進(jìn)行。
暫時(shí)不提其詳細(xì)參數(shù)設(shè)置的合理性，不同類型電芯存在差異。
咱們關(guān)注一下脈沖實(shí)施過(guò)程。
下面是脈沖充電曲線，主要包含三個(gè)階段：預(yù)充、恒流充電和脈沖充電。
在恒流充電過(guò)程中以穩(wěn)定電流對(duì)電池進(jìn)行充電，部分能量被轉(zhuǎn)移到電池內(nèi)部。
當(dāng)電池電壓上升到上限電壓（4.2 V）時(shí)，進(jìn)入脈沖充電形式：用1 C 的脈沖電流間歇地對(duì)電池充電。
在穩(wěn)定的充電時(shí)刻Tc內(nèi)電池電壓會(huì)不斷升高，充電中止時(shí)電壓會(huì)逐步下降。
當(dāng)電池電壓下降到上限電壓（4.2 V）后，以同樣的電流值對(duì)電池充電，開(kāi)端下一個(gè)充電周期，如此循環(huán)充電直到電池充滿。
在脈沖充電過(guò)程中，電池電壓下降速度會(huì)逐步減慢，停充時(shí)刻T0會(huì)變長(zhǎng)，當(dāng)恒流充電占空比低至5%～10%時(shí)，以為電池現(xiàn)已充滿，中止充電。
與常規(guī)充電辦法相比，脈沖充電能以較大的電流充電，在停充期電池的濃差極化和歐姆極化會(huì)被消除，使下一輪的充電更加順利地進(jìn)行，充電速度快、溫度的改變小、對(duì)電池壽數(shù)影響小，因而現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用。
但其缺陷很明顯：需求一個(gè)有限流功能的電源，這添加了脈沖充電辦法的本錢。
2間歇充電法
鋰電池間歇充電法包含變電流間歇充電法和變電壓間歇充電法。
1）變電流間歇充電法
變電流間歇充電法是由廈門大學(xué)陳體銜教授提出來(lái)的，它的特色是將恒流充電改為限壓變電流間歇充電。
如下圖所示，變電流間歇充電法的第一階段，先選用較大電流值對(duì)電池充電，在電池電壓達(dá)到截止電壓V0時(shí)中止充電，此刻電池電壓急劇下降。
堅(jiān)持一段停充時(shí)刻后，選用減小的充電電流繼續(xù)充電。當(dāng)電池電壓再次上升到截止電壓V0時(shí)中止充電，如此往復(fù)數(shù)次（一般約為3～4 次）充電電流將減小設(shè)定的截止電流值。
然后進(jìn)入恒電壓充電階段，以穩(wěn)定電壓對(duì)電池充電直到充電電流減小到下限值，充電完畢。
變電流間歇充電法的主充階段在限制充電電壓條件下，選用了電流逐步減小的間歇辦法加大了充電電流，即加快了充電過(guò)程，縮短了充電時(shí)刻。
可是這種充電形式電路比較復(fù)雜、造價(jià)高，一般只要在大功率快充時(shí)才考慮選用。
2）變電壓間歇充電
在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上，有人又研討了變電壓間歇充電法。兩者的差異就在于第一階段的充電過(guò)程，將間歇恒流換成間歇恒壓。
在每個(gè)恒壓充電階段，因?yàn)殡妷悍€(wěn)定，充電電流自然依照指數(shù)規(guī)律下降，契合電池電流可承受率跟著充電的進(jìn)行逐步下降的特色。
3）Reflex 快速充電法
Reflex 快速充電辦法，又被稱為反射充電辦法或“打嗝”充電辦法。
該辦法的每個(gè)作業(yè)周期包含正向充電、反向瞬間放電和停充3 個(gè)階段。
它在很大的程度上處理了電池極化現(xiàn)象，加快了充電速度?？墒欠聪蚍烹姇?huì)縮短鋰電池壽數(shù)。
在每個(gè)充電周期中，先選用2 C 的電流充電時(shí)刻為10 s 的Tc，然后停充時(shí)刻為0.5 s的Tr1，反向放電時(shí)刻為1 s 的Td，停充時(shí)刻為0.5 s 的Tr2，每個(gè)充電循環(huán)時(shí)刻為12 s。跟著充電的進(jìn)行，充電電流會(huì)逐步變小。
4）智能充電法
智能充電是現(xiàn)在較先進(jìn)的充電辦法，如下圖所示，其主要原理是應(yīng)用du/dt 和di /dt 操控技能，經(jīng)過(guò)查看電池電壓和電流的增量來(lái)判斷電池充電狀況，動(dòng)態(tài)盯梢電池可承受的充電電流，使充電電流自始自終在電池可承受的最大充電曲線鄰近。
這類智能辦法，一般結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和含糊操控等先進(jìn)算法技能，實(shí)現(xiàn)體系的主動(dòng)優(yōu)化。
充電辦法對(duì)充電速率影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
文獻(xiàn)比較了恒流充電辦法和一種反向脈沖充電。恒流充電就是整個(gè)充電過(guò)程中以穩(wěn)定不變的電流對(duì)電池進(jìn)行充電充。
恒流充電初期，能夠有大電流充電，但跟著時(shí)刻的推移，極化電阻逐步顯現(xiàn)并添加，形成更多的能量轉(zhuǎn)化成熱量，消耗掉并使得電池溫度逐步上升。
恒流充電與脈沖充電的比較
脈沖充電辦法，是以一段時(shí)刻的充電之后，呈現(xiàn)時(shí)刻短的反向充電電流。
充電過(guò)程中攙雜時(shí)刻短的放電脈沖，起到去極化的作用，降低極化電阻在充電過(guò)程中形成的影響。
有研討專門對(duì)比了脈沖充電與恒流充電的效果差異性。取均勻電流為１Ｃ，２Ｃ，３ Ｃ 和４Ｃ（Ｃ 為電池額外容量數(shù)值） ， 別離做了４ 組對(duì)比試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)電池充完后放出的電量來(lái)衡量實(shí)踐充入的電量下。
圖為充電電流為２Ｃ 時(shí)脈沖充電的電流及電池端電壓波形。表１ 為恒流脈沖充電試驗(yàn)數(shù)據(jù)。脈沖周期為１ｓ，正脈沖時(shí)刻為0.９ｓ， 負(fù)脈沖時(shí)刻為０.１ｓ。
Ichav 為充電均勻電流，Qin為充入電量；Qo為放出電量，η為功率。
從上表中的試驗(yàn)結(jié)果能夠看到，恒流充電與脈沖充電功率近似，脈沖略低于恒流，但充入電池的總電量，脈沖辦法明顯多于恒流辦法。
不同脈沖占空比對(duì)脈沖充電的影響
脈沖充電中的負(fù)電流放電時(shí)刻對(duì)充電快慢有，必定影響， 放電時(shí)刻越長(zhǎng)， 充電越慢；
堅(jiān)持相同均勻電流充電時(shí)， 放電時(shí)刻越長(zhǎng)。
從下表能夠看出，不同占空比對(duì)功率和充入電量有清晰的影響趨勢(shì)，但數(shù)值差異不是很大。
與此相關(guān)的，還有兩個(gè)重要參數(shù)，充電時(shí)刻和溫度沒(méi)有顯示。
因此，挑選脈沖充電優(yōu)于繼續(xù)恒流充電，詳細(xì)挑選占空比，則需求重點(diǎn)考慮電池溫升和充電時(shí)刻訴求。
