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    对于锂电池而言，充电方式对其性能影响非常大，科学合理的充电方式能延长锂电池的使用寿命、提升 充电速率。本文剖析了锂电池的各种各样充电方式，并在充电速度、使用寿命和实现成本上对彼此的优缺点开展了比较，供大家参照交流。

    1972年美国科学家J.A.Mas提出蓄电池在充电过程中存在较佳充电曲线：I=I0e-αt，式中；I0为电池起始充电电流；α为充电接收率；t为充电时长。I0和α的值与电池种类、结构特征和新旧的程度相关。

    目前对电池充电方式的科学研究主要是基于最佳充电曲线来开展的。如图1所示，假如充电电流超出这条较佳充电曲线，不但无法提升 充电速率，并且会提高电池的析气量；假如小于此最佳充电曲线，虽然不会对电池产生损害，但是会延长充电时长，减低充电速率。

图1锂电池充电特性

    锂电池的充电方式有很多种，按充电速率可分为常规充电和快速充电。其中常规充电方式包括：恒流充电、恒压充电、重要环节充电和间歇充电，而快速充电包括脉冲充电和Reflex充电，在最后还对智能充电开展了剖析。

    按充电电流的大小恒流充电又可分为快速充电、标准充电和涓流充电。在一整个充电过程中，一般选用调节电源充电电压或改变与电池串联的电阻值，来保持电池的充电电流大小一致。

    这种方式优势是操控简单，适用于对多个电池串联的电池组开展充电。缺点是锂电池的可接收充电的能力会伴随着充电的进行逐渐减低，在充电中后期过大的充电电流会使电池內部形成气泡，对电池产生受损。因而恒流充电，经常是作为阶段充电中的一个重要环节。

    恒压充电就是在一整个充电过程中，充电电压保持恒定，充电电流的大小伴随着电池状态的变化自动调节。伴随着充电的开展，充电电流逐渐降低。与恒流充电相比，其充电过程更加接近较佳充电曲线，操控简单、成本低。缺点是充电时长较长，并且在充电初期电池充电电流过大，直接影响锂电池的使用寿命和使用质量。所以恒压充电方式很少单独使用，只有在充电电源电压低而电流大时选用。

    如图2为恒流恒压充电曲线。在开始充电之前，第一步检验电池电压，若电池电压低于门限电压（2.5V上下），则以C/10的小电流对电池进行涓充充电，使电池电压逐渐上升；当电池电压到达门限电压时，进入恒流充电，在此阶段以较大的电流(0.5C～1C)强度对电池进行快速充电，电池电压上升较快，电池容量将到达其额定值的85%上下；在电池电压上升到上限电压（4.2V）后，电路转换到恒压充电模式，电池电压基本维持在4.2V，充电电流逐渐减小，充电速率减缓，这一阶段主要是确保电池充满，当充电电流降至0.1C或0.05C时，即判断电池充满。

图2恒流恒压充电曲线

    恒流恒压充电防止了恒压充电开始时充电电流过大的难题，又解决了恒流充电后期容易出现过充的状况，结构简单，成本较低，目前在锂电池的充电方式被广泛性运用。但它不能消除电池充电时的极化状况，影响充电效果。

    如图3所示，为脉冲充电曲线，主要包括三个阶段：预充、恒流充电和脉冲充电。

图3脉冲充电曲线

    在恒流充电过程中以恒定电流对电池进行充电，大部分电能被转移到电池内部。当电池电压上升到上限电压（4.2V）时，进入脉冲充电模式：用1C的脉冲电流间歇地对电池充电。在恒定的充电时间Tc内电池电压会维持上升，充电停止时电压会逐渐下降。当电池电压下降到上限电压（4.2V）后，以同样的电流值对电池充电，开始下个充电周期，如此循环充电一直到电池充满。

    在脉冲充电过程中，电池电压下降速率会逐渐变缓，停充时间T0会变长，当恒流充电占空比低至5%～10%时，认定电池已经充满，停止充电。与常规充电方式相比较，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，因而目前被广泛性运用。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。

    C. K.Leong等研究的脉冲充电，每个充电周期维持大约1s，第一步对电池进行正向充电，然后停充和反向放电各20～30ms。正向脉冲电流给电池充电，而负向脉冲电流减少气体从电极中析出，可对电池运用较大电流实现快速充电。

    锂电池间歇性充电法包含变电流间歇性充电法和变电压间歇性充电法。

    变电流间歇性充电法：变电流间歇性充电法是由厦门大学陈体衔教授提出来的，它的特征是将恒流充电改成限压变电流间歇性充电。如图4(a)图示，变电流间歇性充电法的第一阶段（也是主要环节），先选用较大电流值对电池充电，在电池电压到达截止电压V0时停止充电，此时电池电压急剧下降。

图4间歇性充电曲线

    维持一段停充时间后，选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环节，以恒定电压对电池充电一直到充电电流减小到下限值，充电完毕。变电流间歇性充电法的主充环节在限定充电电压条件下，选用了电流逐渐减小的间歇性方式加大了充电电流，即加快了充电过程，缩短了充电时间。但是这样的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选用。

    变电压间歇性充电：在变电流间歇性充电法的基础上，有人又探究了变电压间歇性充电法。两者的差异就就在于第一阶段的充电过程，将间歇性恒流换成间歇性恒压。比较图4(a)和图4(b)，可见恒压间歇性充电更符合最佳充电的充电曲线。在每个恒压充电环节，由于电压恒定，充电电流自然依照指数规律性降低，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐降低的特征。

    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含正向充电、反向瞬间放电和停充3个环节。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。

    Sheng-YuanOu和Jen-HungTian对Reflex快速充电方法进行了探究，充电曲线如图5图示，在每个充电周期中，先选用2C的电流充电时间为10s的Tc，然后停充时间为0.5s的Tr1，反向放电时间为1s的Td，停充时间为0.5s的Tr2，每个充电循环时间为12s。随着充电的进行，充电电流会逐渐变小。实验证明，这样的充电方法可以使单体锂电池的充电时间提高到40min，电池温度只是上升1.1℃，充电效率到达87.51%。

图5Reflex充电曲线

    智能充电是现阶段较领先的充电方式，如图6(a)所示，其主要工作原理是应用du/dt和di/dt控制技术，通过检测电池电压和电流的增加量来判断电池充电状况，动态跟踪电池可接受的充电电流，使充电电流至始至终在电池可接受的最大充电曲线附近。这样电池能在非常少析气的状况下快速将电充满。

图6智能充电

    如图6(b)所示，将神经网络与模糊控制相结合，探究出了模糊神经网络控制器、神经网络模型，设计了智能充电控制系统。它既具备模糊控制器的擅于表达人类的经验知识、推理能力强等特性，又具备神经网络控制器的直接从控制数据中学习知识、学习能力强等特性。实验验证，智能充电法在充电过程中电压变化平稳，充电时间短，因而它作为模糊自适应控制方案中的一种，将来将得到愈来愈多的高度重视。