快速充电

快速充电技术的核心原理、设计与制造

一、蓄电池充、放电特性简述

自一八六〇年世界上生产并使用上蓄电池以来，由于蓄电池充电时间过长（初充需要70——100小时，复充需要10——20小时），因此，使用起来很不方便。很久以来，使用者迫切希望有一种能给蓄电池快充电的设备，上世纪60年代中期，美国科学家马斯就对蓄电池充电过程的出气率做了大量的实验研究，经过多年来大量的实验、试用、实用，发现初气率与电压上升率有对应关系。在给蓄电池充电过程中，由于蓄电池内部的极化现象逐渐严重，通过连续充电时间的延长，蓄电池可接受的充电电流就逐渐减小。如果蓄电池的实际充电电流大于它的可接受充电电流，蓄电池内部会产生大量的气体，使得蓄电池大量冒气。这样不但浪费了电能，也缩短了蓄电池的寿命。要想实现快速给蓄电池快速充电，必须解决极化现象和蓄电池充电过程的温升问题。

蓄电池有三种极化问题：

1、电阻极化，蓄电池充电过程，正负离子分别向正负极板运动，运动中的阻力称蓄电池内阻，内阻引起的电压变化，称为电阻极化。电流通过内阻时会产生热量，电流越大，热量越多。充电停止，电阻极化消失，热量就会大大减小。

2、浓差极化，蓄电池充电过程中，酸根负离子向正极板运动，氢离子向负极板运动。造成极板表面与远离极板的离子浓度不同，使电解液呈现极化电压，充电停止后这种极化现象会立即消失。由于蓄电池放电时化学反应吸收热量，所以，充电间歇期间给蓄电池放电，能够降低蓄电池的温度上升。

3、电化学极化，蓄电池充电过程中，外电源不断从蓄电池的正极板取得电子并输送的负极板上，使得极板与电解液发生化学反应，由于反应速度低于电子运动速度，使负极板表面的负离子电荷逐渐增加，电子逐渐减少，这样正负极板上均形成电荷积累，构成了一个电容器。这种电化学反应速度小于电子运动速度造成的端电压升高现象为电化学极化。这种现象在停止充电后会迅速消失。

二、解决极化的方法

从上述极化情况看，三种极化现象，都是在停止充电后即可消失，通过给蓄电池放电，可降低蓄电池的温度上升速度。针对蓄电池的原理特性是在停充与放电过程中，极化现象就会迅速消失的这一特点。在采用大电流充电的过程中，设法做到短时间给蓄电池放电，即可消除极化现象，达到给蓄电池快速充电的目的。充电与放电是不可同时进行的。因此，在给蓄电池放电时，充电需停止，采用间歇式充电（也称脉冲充／放电），在间歇期间给蓄电池快速放电。弄明白了蓄电池的充、放电特性。针对蓄电池的这一特性，给蓄电池间歇大电流充放电，即可达到给蓄电池快速充电的目的。四时段循环充电→停充→放电→停放循环，循环时间占空比如示意图。

三、充电速度与制造成本

快速充电，解决了蓄电池的极化问题，也就了解了蓄电池的充、放电特点，就会知道这样一个问题。只要你的充电电流在蓄电池能接受的电流范围内（一般通用的铅酸蓄电池，接受电流的能力是标定安时10—20倍或以上）。以120Ah蓄电池为例，安10倍计算 60分钟÷10＝6分钟、安15倍计算 60分钟÷15＝4分钟、安20倍计算 60分钟÷20＝3分钟。由此计算，给蓄电池加一次电，可在3至6分钟即可完成（如果是电容式蓄电池，如果充电设备功率足够大，理论上讲，一秒钟即可加足电）。理论是这样，因为受设备投资金额、多方面制约，实际应用又是另一回事。但是，这也给生产厂家提供了相当大的设计制作空间。粗略估计，如果生产一台给60伏120安时的快速充电机，设计充电时间为30-40分钟（给5块12伏120安时，蓄电量为60120=7200Ah的蓄电池配套充电）。其制造成本价是2—3千元/台。如果把充电速度再提高一倍（15分钟），其制造成本价是4000元或以上。要是再把充电速度再提高一倍（7—8分钟），其制造成本价可达8000—10000元/台。可想而知，如果达到1—2分钟充足蓄电池，充电机生产成本可达数万元乃至10几万元以上。

四、快速充电机的设计步骤

A、快速充电机的心脏设计—— 时间控制器（具备充电→停充→放电→停放时间循环控制）。该电路的设计大体可分为三种：

a电子式是采用现代微电脑芯片控制技术，全自动工作，技术含量高，要求技术力量配备上，要具备有一定电子自动化控制技术人员参加生产（控制器采用协作件生产，对技术人员的技术要求可低一些）。

b机械式是通过机械的旋转传递输出、输入信号，由机械自动控制充放，手工 *** 控开机关机，结构简单，一目了然，工作方式直观。对生产工艺技术要求较低，电子知识水平不高的人，也可看懂工作原理，适当增加几个电子元器件，也可设计成为全自动充电。

c半机械式的情况，基本上是恰于电子式与机械式之间，是用机械转开关控制电子开关元件工作。不论哪种结构方式，所达到充电效果完全一样。以上三种方式，不论采用那一种，都必须具备如方框图所示的控制全部功能，其中心目的就是按规定的时间，对循环电路实现有规律的开关控制。

B、快速充电机的控制设计—— 电流电压控制器（具备充电电压、充电电流、放电电流的限压限流控制）图为快速充电机工作程序示意方框图。

a如果是采用单片机电脑芯片实行程序控制电路，那么，充电→停充→放电→停放时间循环控制和充电电压、充电电流、放电电流的限压限流控制，都能通过单片机电脑芯片进行控制，有芯片发出指令，控制外部开关元件工作。

b如果充电→停充→放电→停放时间循环控制中心是采用机械式，充电电压、充电电流、放电电流的限压限流控制就需单独配备。设备配备，可配电磁式、混合式、或用电子式都行。

五、充电电压电流的设定

a．还以一组给60伏120安时的电池组，设计充电时间为30-40分钟的快速充电机为例，输入电压设定：整流变压器次级输出交流电压为915v或以上，整流后的直流充电电压在88—90v之间，充电限制电压为795v以下，充至795—80v时结束充电。

b．充电电流设计，还以一组给60伏120安时的电池组，设计充电时间为30-40分钟的快速充电机为例，按蓄电池的容量（一小时放电率ah）两倍左右设计，充电30分钟，电流按260；充电40分钟，电流按170安。

c．放电电流，按蓄电池的容量（一小时放电率ah）3倍以上设计。还以一组给60伏120安时的电池组，设计充电时间为30-40分钟的快速充电机为例，放电电流应在360至400安。

d．电流控制信号源的提取：①由交流侧通过检测电流互感电压提取控制电压信号；②在直流侧通过电流表的分流电阻（或专配电阻）两端提取几十毫伏电压信号，经过放大后作为电流控制信号源。

六、充电电源的来源与选取

该充电机由于需要功率很大，需要用三相低压电源供电，还以一组给60伏120安时的电池组为例：

a．第一推荐，配接功率配套的专用整流变压器（最好是初级可调，以自行设计制造为好），输入电压380v，输出电压92v，该种充电机通用性强，所用的电子元器件功率小造价低，残值率高。

b．直接接入380v三相交流电源，采用大功率调压电子元器件，直接把380v电压整流并调制成充电所需的充电电压。如果把充电电压选择在48—110v，充电电流选择最大300A，如果是把380V电压降至在48V300A的工作状态下，由于导通角小，所以，需要选择电流不小于1800A的电子调压器件。该种充电机特点是重量轻，全部结构是用现代技术和元器件构成，通用性强，所用的电子元器件功率大，稳定性高，造价中等，残值率最低。

c．直接采用普遍通用的电力变压器，通过改变次级绕组的接法，比如把原来的次级电压380v/220v，接法为Y/Y的，改为Y/△，把380V的相电压改变成220V的相电压，输出电流也变成了原来电流的173倍。该做法可省去整流变压器的造价，所应用的电子元器件的成本基本界入ab两种之间，总造价相对低廉，缺点是该变压器失去了通用性，是所有380v/220v电压的通用电器不能在该变压器上使用（也可通过变压器厂直接定做，生产成所需电压，或定向设计制作成通样可保持其通用性的变压器）。

七、充电变压器的配套设计

还以一组给60伏120安时的电池组，设计充电时间为30-40分钟的快速充电机为例，该充电变压器功率需要20kva，因为这种变压器属于不连续式工作，暂载率可按50—70%设计制造。其铁芯截面积可选62cm2（平方厘米），初级输入交流三相电压380v，可抽头两个，用于调节输入电压，输出三相交流电压为92v，输入、输出均为星形连接。制造成本参考，主要是分析采用纯铝电磁线、铜包铝电磁线、纯铜电磁线（铜电磁线比铝电磁线截面可小10%）的分析材料成本的差别。变压器铁芯是按普通矽钢片计算的（磁通密度12000高斯以上），结构形为叠片式，磁通按12000G计算的。

八、被充蓄电池的线路配套问题

充足电时间与连接线连和接器的选择

蓄电池型号

电池组电压V

蓄电池容量ah

设计快充时间

所需充电电流

需配连接线径

连接器选用

6—120

60 伏

120安时

60 分钟

130 A

16 mm2

150 A

＂

＂

＂

40 分钟

170 A

20 mm2

200 A

＂

＂

＂

30 分钟

260 A

30 mm2

250 A

＂

＂

＂

20 分钟

390 A

40 mm2

400 A

＂

＂

＂

10 分钟

780 A

75 mm2

750 A

6—100

60 伏

100安时

60 分钟

110 A

10 mm2

150 A

＂

＂

＂

40 分钟

140 A

16 mm2

200 A

＂

＂

＂

30 分钟

220 A

25 mm2

250 A

＂

＂

＂

20 分钟

330 A

35 mm2

350 A

＂

＂

＂

10 分钟

650 A

65 mm2

650 A

目前市面上用蓄电池做动力的蓄电池充放电连接导线，基本都是按1—2小时的放电电流配套选择的导线截面积，所选用的导线截面积，基本都与快速充电不配套。例：一台配套动力为60V4KW的电动轿车，其配套蓄电池是12V/120Ah×5只，电池总容量为72kwh，电动机最大工作电流70A，安其充电流计算，电池连接线与电源线选用10mm平方即可。如果想给该蓄电池快速充电，按40分钟充完计算，需配接20mm2（平方毫米）连接线和200A的连接器（插头插座），因此，实现给蓄电池快速充电的前提，必须使蓄电池连接线和充电引线达到所需的截面积，连接器能承受允许的充电电流（充电时间与连接线与连接器选用列表）。

1先打开车辆充电口。以腾势为例，按中间按压logo充电端口会自动d开。

2内部还有一个盖子，轻轻拨动右侧开关，打开盖板。

3之后将“国家电网”从充电桩中取出快速电q。

4当再次取出充电q时，要记得按下充电q上的按钮。

5将快速充电q头对准插孔，按住q头上的按钮，将其插入车辆快速充电口。

6连接完毕后，我们需要将国家电网的专用电冲卡插入充电桩。

7插入卡并点击屏幕“插卡充电”按下按钮，等待系统进行安全检查。系统检测完毕后，会自动跳转到密码输入界面，输入正确密码后即可开始充电。

8系统检查后会显示正在充电，电卡也会d出，此时应立即取卡。

9充电成功后，充电情况将显示在车内仪表上。要完成充电，需要将卡再次插回原位，然后点击屏幕上的卡“插卡结算”按钮即可。

10退出后记得拿卡片。要完成充电，需要按住q头上的按钮将其拔出，然后放回原来的位置。

不同的数码相机充电方式是不同的，有的是放在相机里充电的，有的是拿出来用专门的充电器充电。

关于充电时间

我们可以确定“头三次充电要充满12小时以上”这句话放在几年前那是完全正确的，因为镍氢（镉）电池拥有记忆效应，前三次要把它的“胃”撑到最大，让电池了解自己的最大饱和度，以达到长时间使用的效果。而现在普遍使用的锂离子电池，自身没有记忆效应，这样就完全没有必要再多充好几个小时，不仅浪费电量，而且对电池本身的寿命也有很大的影响。建议各位消费者首先根据充电器、充电电池和相机说明书来进行 *** 作。有很大一部分消费者是懒得去看说明书特别是充电这一块的，而最终导致了错误的 *** 作方法。

电池身上的注意事项

下面我们来详细讲解一下锂离子电池的正确充、放电方法：

当锂电池搁置一段时间不用后，则进入休眠状态，此时使用时间逐渐变短。不过锂电池激活很简单，只需要进行3－6次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。关于充电时间，我们建议各位遵循产品说明书上的指示来进行 *** 作。锂电池在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器的持续多小时的“涓流”充电，长时间充电则使电池的充放电保护电路长期处在危险的边缘徘徊，对电池的寿命会造成很大的消减。

尼康相机说明书充电说明

充电如此，那放电呢？同样不能过度的进行放电 *** 作。过度放电同样是镍电池流传下来的方法，当时是为了减少记忆效应，但这对锂离子电池却是有所损害的。曾经就有人因为过度放电导致锂离子电池电压过低，无法开机致使返回客服维修。因为锂电池的设计特殊性，它比镍电池更容易受到损伤。通常要长时间充电我们只好利用晚上的时间来进行 *** 作，但一般情况下夜间的电压会比白天高一些，对娇贵的锂离子电池来说也是一个潜在的危险。

佳能相机说明书充电说明

作为结尾，我们再强调一下锂离子电池的正确使用方法：

①电池若长时间不用，请充电70%左右存放于干燥、阴凉处。镍氢电池3月左右再足量充电一次；锂电池6月左右再充电一次；

②按照说明书标准的时间和程序充电，即使是前三次也要如此进行，一般情况下卡片机锂电池在2－5小时之间即可充满；

③当设备出现电量过低提示时，应该尽量及时开始充电，不要过度放电；

④锂电池的激活并不需要特别的方法，在正常使用中锂电池会自然激活。

最后希望各位在使用数码相机和其它数码设备的时候能够更加的高效、安全的来发挥电池的最大潜力。

我曾语文阅读理解的资料上读到，电流低于20%，电子失活，电池容量下降。也就是说快到低电量赶紧充电是没问题的。现在的大多手机都有这个智能充电的程序（下图小米手机示范），就是阻止电量充满，来减小损害。可以推断电量过多也不好。不过如果开启了类似功能，危害会比较好的缓解，因为电量显示到了100%，实际是有空余的，不会达到满电，可以保护电池。

电量最佳区间大约在40-70，长时间关机存放手机，电池电量就可以冲到70。

也就是说你的做法是正确的。

如有帮助，望采纳，谢谢

小区充电桩扫码进行支付即可使用。

一般充电桩都会有二维码，用手机扫码下载或者是关注公众号，注册登录就可以了。把快速充电桩上的充电线插到电动车的连接口上面，一定要插严。充完电在服务号里点击停止充电，拔下充电线，充电就完成了。

也有的充电桩是刷卡充电的，在充电桩显示屏右侧找到磁卡感应区，刷卡就可以自动充电了。落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位。

用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能，也可提供语音输出接口，实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择4种充电模式：包括按时计费充电、按电量充电、自动充满、按里程充电等。

电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互，集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互，为了安全起见，电量计费和金额数据实现安全加密。

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