任何愛好者都可以快速為電池充電，但您能否在不發(fā)生爆炸、過熱或電池循環(huán)壽命大幅下降的情況下充電?
許多公司已經(jīng)管理通常使用專門算法的快速充電技術。這些算法考慮了電池的化學性質和某種非標準充電率曲線。許多設備制造商和無線運營商現(xiàn)在為智能手機設備提供至少兩年的保修，將 800 次循環(huán)設置為電池的電池循環(huán)壽命。
我還沒有看到任何使用流行電池類型的快速充電器供應商發(fā)布的許多(如果有的話)壽命測試結果。Chargetek是這些愿意發(fā)布壽命測試的公司之一。他們與Potential Difference, Inc.一起，成功地在 25 分鐘內安全地返還了 51% 的電量。他們的技術基于經(jīng)過驗證的專利、化學分析以及通過廣泛測試對技術進行的最重要的確認。
他們的技術使用的電池從鋰離子 18650電池到 20,000Ahr 電池不等。他們的技術也適用于鉛基電池，如吸收性玻璃墊 (AGM)、密封鉛酸 (SLA) 和免維護電池。鈷酸鋰和磷酸鐵鋰也可以使用這種快速充電技術。
我與 Chargetek 的首席執(zhí)行官 Lou Josephs 進行了交談，我們討論了他們可以為客戶的應用程序定制的專有軟件。他們獲得專利并經(jīng)過驗證的算法的一個很好的特點是，他們可以從一個充電器快速為兩個大電池組充電。每家銀行都將受到獨立監(jiān)管。
并發(fā)充電
Josephs 解釋了這是如何工作的：
電池充電器有兩個端口，一個用于每個電池組。電池組1和電池組2交替充電和放電。在下圖中，電池電壓曲線以綠色表示，電池充電電流以紅色表示，電池放電電流以紫色表示。
充電期間會產(chǎn)生正電壓斜率(電壓增加)。放電期間產(chǎn)生負斜率(電壓下降)。平坦區(qū)域是充電周期的休息時間。由于我們的專利算法，正充電電流幅度可以是傳統(tǒng)充電器幅度的三到四倍。
行業(yè)標準充電電流基于電池的安培小時 (Ahr) 額定值并用 C 表示。例如，如果每個電池組為 500Ahr，則標準充電率將在 C/3 – C 范圍內/5 導致充電電流范圍為 100 – 170 安培。根據(jù)特定電池的特性會有變化。
對于此特定應用，充電電流將設置為 2C (1000A)，占空比為 50%，充電速率為 C 或 500 安培。放電電流會從中略微減去。由此產(chǎn)生的充電時間約為 1.1 小時。該充電時間比使用傳統(tǒng)充電器可達到的充電時間快兩到三倍。使用傳統(tǒng)充電器，充電電流將被限制在最大 C/3 或 170 安培。
由于兩個電池組只需要一個充電器，因此節(jié)省的成本將非?？捎^。此外，至少可以同時為兩倍數(shù)量的電池組充電。總之，我們的充電器的充電容量是傳統(tǒng)充電器的四倍。
充電周期中電池的局限性
充電周期中存在三個固有的電池限制;
1. 最大電池電壓
2. 最高電池溫度
3. 最大允許充電電流
超過這些參數(shù)中的任何一個都會導致充電不足、充電過度、過熱或物理退化。挑戰(zhàn)在于在以升高的電流充電時保持顯著的充電接受能力。
傳統(tǒng)的大電流充電方式會引起濃差極化和電化學極化。
挑戰(zhàn)
為了在 25 分鐘內恢復 3000mAhr 容量電池的 51% 容量(總容量的 71%)，需要 3.7 安培的平均電流：
平均電流 = 51% x 安培小時容量 x (60min/25min) = 3.7 安培
制造商推薦的平均充電電流為 0.883 安培。
Chargetek 的算法如何在提供所需電流的同時保持電池安全和壽命?他們的算法規(guī)避了電池的物理限制：
· 通過提供定期休息時間使離子在兩個電極之間均勻分散，從而減少電化學極化
· 通過在正電荷脈沖之前或之后施加持續(xù)時間相對較短的反向脈沖來消除濃差極化
· 持續(xù)監(jiān)測溫度、電壓和充電接受度，并根據(jù)反饋不斷調整充電算法的參數(shù)
算法
通過減少產(chǎn)生熱量的充電接受問題和電化學極化，Chargetek 的算法能夠在異常高的電流下充電。
Chargetek 的快速充電技術由三個基本組成部分組成：
1. 充電電流脈沖：振幅 (I C ) 和持續(xù)時間 (t C ) 以紅色表示。通常使用電池安培小時額定值的兩到三倍的充電電流。
2. 放電電流脈沖：振幅 ( ID ) 和持續(xù)時間 (t D ) 以藍色表示。該電流的大小等于或大于充電電流的大小。持續(xù)時間是充電電流的一小部分。
3. 休止時間：電池電流為零(t R)
在整個充電過程中，電池溫度、溫度變化率、電池電壓和電流由專有的 PDI/Chargetek 軟件持續(xù)監(jiān)控和調節(jié)。算法的參數(shù)在充電過程中實時調整。
應用
Chargetek 獲得專利的快速電池充電技術是電動汽車增長的關鍵，手機、筆記本電腦、電動工具等用戶不再受困于斷電，幾分鐘內即可為現(xiàn)成的電池快速充電，而不會過熱。
競爭優(yōu)勢：
(1) 電動汽車充電站需要使用現(xiàn)成的電池快速充電，類似于加油。Chargetek 的 20 分鐘時間很接近，而最先進的是 40 分鐘。
(2) 在工業(yè)車輛中，95% 的叉車被迫在輪班之間更換 1 噸電池，因為快速電池充電替代方案需要大約 3.5 小時，但經(jīng)常過熱并損壞電池，釋放有毒煙霧。Chargetek 消除了這些問題，并為工業(yè)快速充電節(jié)省了高達 75% 的成本，并使汽車充電站的收入翻了一番。
(3) 手機、筆記本電腦和電動工具等設備的擁有者經(jīng)常需要等待幾個小時才能充電。Chargetek 的 20 分鐘快速電池充電可以解決 110 伏插座的問題。
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