快速充電應用領域

2013年12月，愛朗電動車正式對外宣布成功發(fā)明出成熟的2小時快速充電技術并推向市場，讓"2小時快速充電"成為現(xiàn)實 。作為惠州第一電動車品牌，愛朗電動車獨家引進比亞迪電動汽車動力系統(tǒng)技術，充電10多分鐘即可行駛10公里，大大方便了人們的出行，從充電中解放出來、而且愛朗攜手比亞迪研發(fā)出來的汽車專用動力電池壽命為普通電池的3倍，從此廣大電動車主出行不再受限。至此，標志著中國的電動車行業(yè)進入2小時快速充電時代 。

手機快速充電主要分為三大類:VOOC閃充快速充電技術、高通Quick Charge 2.0快速充電技術、聯(lián)發(fā)科Pump Express Plus快速充電技術。

快速充電技術:VOOC閃充

提高充電速度的方法有兩個大方向:一是提高電壓，二是提高電流。提高電壓會增大充電過程中的發(fā)熱量，加速電池老化并可能帶來安全隱患，因此實際效果不佳。相比之下，提高電流則較為現(xiàn)實。VOOC閃充技術采用低電壓高電流模式，保證了充電過程中的安全性。

VOOC閃充充電5分鐘通話2小時，充電30分鐘可以將手機的電量從0%充到 75%。

2016年2月23日，西班牙·巴塞羅那，OPPO在2016世界移動通信大會(MWC 2016)上，展示了其最新的黑科技，主要包含快速充電和影像技術上的最新成果--OPPO VOOC超級閃充以及SmartSensor圖像芯片防抖技術，OPPO VOOC超級閃充15分鐘充滿一部2500毫安的手機，充電5分鐘,通話10小時。

快速充電技術:高通Quick Charge 2.0

高通Quick Charge 2.0技術是Quick Charge 1.0的升級版本，采用了新的規(guī)范。通過同時加大電流與電壓的方法來提高充電速度。

快速充電技術:聯(lián)發(fā)科Pump Express Plus

聯(lián)發(fā)科的快速充電新技術Pump Express內置于PMIC的電源管理集成電路。允許充電器根據(jù)電流決定充電所需的初始電壓，由PMIC發(fā)出脈沖電流指令通過USB的Vbus傳送給充電器，充電器依照這個指令調變輸出電壓，電壓逐漸增加至高達5V達到最大充電電流。

電源變壓器可用BK200型控制變壓器，輸出電壓用36V擋，亦可用4090型200V環(huán)形變壓器，選次級電壓為22Vx2或20V×2擋串聯(lián)使用。筆者使用的4090型環(huán)變，其次級電壓為24Vx2、12Vx2、0-6-23V三組，若將其24Vx2擋串聯(lián)(48V)，則輸出電壓太高，充電電流過大(給36V電動車蓄電池充電時，串上電流表測量平均充電電流約為1.5-1.8A，此為平均值，這時的峰值電流可達5-7A以上)，為降低變壓器輸出電壓，將其余的12V×2和O-6V兩組線圈順向串接于初級線圈中，使次級輸出電壓降低為空載40V，滿載(平均充電電流為1.2A時)為36V，可滿足使用。由于4090型環(huán)形變壓器市售價格僅為23元左右，可以降低制作成本，愛好者也可自行繞制變壓器。

另外，電路中整流全橋D1-D4可選用8-10A方形全橋，中間有一圓形安裝孔，可安裝在鋁板上以便散熱。可控硅可用1OA/100V金封單向可控硅，將其同整流橋用螺母固定在同一散熱鋁板上。觸發(fā)三極管Q的參數(shù)為Vceo≥60V，IM=1A，可選用2SB536、B564、B1008、B1015或2SA684、A720等管子。R6用作限流保護作用，若變壓器次級輸出電壓合適，充電電流(平均值)不超過1.5A，該電阻亦可省去不用。

該充電器若用于其他電壓的蓄電池充電(如24V、12V等)，則可選取變壓器的次級輸出電壓分別為22V-26V、12V-14V等類型，同時適當減小R2和R5的阻值，也可用波段開關分別控制次級交流電壓和阻值轉換，使該充電器有更大的使用范圍。

AC220V市電經變壓器T1降壓，經D1-D4全波整流后，供給充電電路工作。當輸出端按正確極性接入設定的被充電瓶后，若整流輸出脈動電壓的每個半波峰值超過電瓶的輸出電壓，則可控硅SCR經Q的集電極電流觸發(fā)導通，電流經可控硅給電瓶充電。脈動電壓接近電瓶電壓時，可控硅關斷，停止充電。調節(jié)R4，可調節(jié)晶體管Q的導通電壓，一般可將R4由大到小調整到Q導通能觸發(fā)可控硅(導通)即可。圖中發(fā)光管D5用作電源指示，而D6用作充電指示。

手機上要實現(xiàn)快充功能需要滿足三要素 ，三者缺一不可 。充電器、電池、charge IC 。充電器需要滿足足夠的輸出電流以及輸出電壓 ，因為充電器的走線有很大的寄生電阻 ，如果要實現(xiàn)較大的充電電流 ，充電器的帶載輸出電壓需要較高

1、輸出電壓設定好后(例如36V)，若被充電瓶極板脫落斷開，造成某組電池不通，或出現(xiàn)短路，則電瓶端電壓 即降低或為零，這時充電器將無輸出電流。2、若被充電瓶電壓偏離設定電壓，如設定電壓為36V，誤接24V、12V、6V電瓶等，充電器也無輸出電流，若設定為24V誤接為36V電瓶，由于充電器輸出電壓低于電瓶電壓，因而也不能向電瓶充電。

2、充電器兩輸出端若短路時，由于充電器中可控硅SCR的觸發(fā)電路不能工作，因而可控硅不導通，輸出電流為零。

3、若使用時誤將電瓶正負極接反，則可控硅觸發(fā)電路反向截止，無觸發(fā)信號，可控硅不導通，輸出電流為零。

4、采用脈沖充電，有利于延長電瓶壽命。由于低壓交流電經全波整流后是脈動直流，只有當其波峰電壓大于電瓶電壓時，可控硅才會導通，而當脈動直流電壓處于波谷區(qū)時，可控硅反偏截止，停止向電瓶充電，因而流過電瓶的是脈動直流電。

5、快速充電，充滿自停。由于剛開始充電時電瓶兩端電壓較低，因而充電電流較大。當電瓶即將充足時(36V電瓶端電壓可達44V)，由于充電電壓越來越接近脈動直流輸出電壓的波峰值，則充電電流也會越來越小，自動變?yōu)殇噶鞒潆?。當電瓶兩端電壓被充到整流輸出的波峰最大值時，充電過程停止。經試驗，三節(jié)電動車蓄電池36V(12V/12Ah三節(jié)串聯(lián))，用該充電器只需幾個小時即可充滿。

6、電路簡單、易于制作，幾乎不用維護及維修。

2014年11月報道，美國一項創(chuàng)新電池技術將使人們的手機完全充電僅需12分鐘，這將意味著手機充電幾個小時的歷史將不再出現(xiàn)!

更重要的是，美國馬里蘭大學研究人員表示，這項最新發(fā)明將帶來人們長期尋求的微型化能量存儲元件，電動汽車可能受益于該創(chuàng)新技術。

使用叫做"納米孔"的電池可攜帶電解液，在納米管電極末端之間保持電荷，數(shù)百萬個納米孔單元可容納在一個郵票大小的電池上。

1)定電流定周期快速充電法

這種方法的特點是，以電流幅度恒定和周期恒定的脈沖充電電流對蓄電池充電，兩個充電脈沖之間有一放電脈沖進行去極化，以提高蓄電池的充電接受能力。在充電過程中，充電電流及其脈寬不受蓄電池充電狀態(tài)的影響。因此，它是一種開環(huán)式脈沖充電。這種充電方法易使蓄電池充滿容量，但如果不增加防止過充電的保護裝置，容易造成強烈的過充電，影響蓄電池的使用壽命。在這種充電方法中，雖然整個充電過程均加有去極化措施，但是這種固定的去極化措施，難于適合充電全過程的要求。

2)定電流定出氣率脈沖充電放電去極化快速充電法

這種充電方法的特點是:在整個充電過程中，充電電流脈沖的幅值和蓄電池的出氣率始終保持不變。充電過程初期，充電電流略低于蓄電池的初始接受電流。在充電過程中，由于蓄電池可接受的電流逐漸減小，所以經過一段時間后，充電電流將超過蓄電池的可接受電流，因而蓄電池內將產生較多的氣體，出氣率顯著增加。此時，氣體檢測元件能夠及時發(fā)出控制信號，迫使蓄電池停止充電，進行短時放電。這樣蓄電池內部的極化作用很快消失，因而出氣率可以始終保持在較低的預定值內。國外有這樣的方案。國內因缺少氣體敏感元件， 對這種方法很少研究。

3)定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電法

這種充電方法的特點是，以恒定大電流充電，待充到一定電壓(相當于蓄電池出氣點的電壓)時，停止充電并進行大電流(或小電流)放電去極化，然后再以恒定大電流充電，依此，充放電過程交替地進行。放電脈沖的頻率隨充人電量的增加而增加，充電脈沖的寬度隨充人電量的增加而減少。當充電量和放電量基本相等時，表示蓄電池已充滿電，立即結束充電。

根據(jù)這種方法，國內外都有多種方案來實現(xiàn)蓄電池快速充電。這種方法，充電初期無去極化措施。在加有去極化措施后充電脈沖寬度不斷減小，使得充電電流平均值下降較快，延長了充電時間。

4)定電流提升電壓脈沖充電放電去極化快速充電法

這種方法是定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電方法的改進。它是以恒定電流(如IC)充電，當蓄電池電壓達到充電出氣點電壓后(單格電池電壓2. 35~2.5V)時，停止充電并進行放電(如放電電流2~3C，脈沖寬度為1ms)，然后再充電……。從加有放電去極化脈沖以后，用積分器件階梯形跟蹤調高充電控制電壓(提升出氣點電壓)，以加快充電速度和提高充滿程度。其它和定電流定電壓法相同。

5)定電壓定頻率脈沖充電放電去極化快速充電法

這種方法的特點是，充電脈沖的電壓幅值保持恒定，隨著充電過程的進行，蓄電池電動勢逐漸上升，充電電流幅值逐漸減小，充電脈沖電流的頻率恒定，在兩個充電脈沖之間加有放電去極化脈沖。

6)端電壓和充放電頻率選擇脈沖充電放電去極化快速充電法

這種方法的特點是，根據(jù)蓄電池充電過程中的極化情況選擇充放電脈沖的頻率，并在充電后期將蓄電池端電壓限定在預選的數(shù)值，使出氣率限制在一定的容許值。

7)適應全過程去極化脈沖充電放電去極化快速充電法

這種方法的特點是，在充電全過程都適時加有去極化的放電脈沖，在放電脈沖后充電電流恢復之前，均進行去極化效果檢測，達到一定去極化效果再轉回充電，否則再次進行去極化放電，直至達到去極化要求的效果才轉回充電，這樣，可使去極措施適應全過程。這種方案能有效地將氣體析出量抑制在很小的數(shù)值內。