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锂电池常见快速充电方法

发布日期:2019-08-09 浏览次数: 所属分类:锂电池厂家

  锂电池常见快速充电方法

  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。下面由鑫澳电子为大家讲解锂电池常见快速充电方法:

锂电池

  1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。

  2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。

  3)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。

  4)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。

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