锂电池快充脉冲充电法、间歇充电法的方法介绍

随着锂电池在新能源汽车领域的应用日趋广泛，充电问题越来越成为了无法逃避的问题。当下快充和慢充是新能源汽车续航的主要方式，受制于技术限制，目前市场上仍以慢充为主。但是相对于时间较久的慢充，人们更加偏向于较短的充电时间，也就是快充，提升电池的快充性能，被认为是当前解除消费者续航里程焦虑问题的可行路径。

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法、间歇充电法等。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。

一、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。

二、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。

是否存在隐患？

快充对锂电池的寿命和安全性也有着极大的隐患。由于汽车动力电池的工作电压是12V或24V，而单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V，因此必须由多个电池串联而提高电压。但是由于电池难以做到完全均一的充放电，因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况，电池会出现充电不足和过放电现象。而这种状况则会导致电池性能的急剧恶化,最终导致整组电池无法正常工作，甚至报废，从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。但是相信随着国家、社会和企业纷纷将快充技术纳入国家或者企业发展，充电5分钟行驶500公里的想法终将会成为现实。