快速充电设计模型

所谓的快速充电，就是在一定的条件下，以高于常规充电电流的大电流，在很短时间内，将电瓶内充入很多电能，同时不能将电瓶损伤的一种技术。被充电电瓶应当是铅酸电瓶，其他的电瓶则不一定能够应用这项技术。铅酸电瓶符合高斯三定律：

1、电瓶接受电流的能力和电瓶中所剩余的电能呈反比。即剩余电能越少，可接受充电电流越大。

2、电瓶在使用过程中，无论是充电、放电或者不用，铅板表面都会产生铅酸结晶，电瓶老化。

3、电瓶无论是充电还是放电过程，都有汽化水反应，要损失水分。

常规充电或快速充电都是在这个基本定律发展起来的实用技术，常规充电设备简单，成本低，控制容易，应用十分广泛。快速充电设备成本高(基本达到常规设备的6-8倍)，设备复杂，控制设计困难，限制了快速充电的推广和应用。快速充电目前主要应用在军事领域，如坦克，潜艇，飞机。现在逐步往民用上发展。现就电瓶快速充电根据高斯三定律逐一进行分析。

首先，电瓶应当所剩余电能不多的状态下，完全可以采用大电流快速充电。根据高斯定律一，电瓶所剩余电能不多的时候，更能够接受较大的充电电流，电能转化为化学能的效率更高。常规充电时，充电电流仅仅是0.1-0.15C维持10-12小时连续充电。而快速充电是在短时间内，向电瓶以0.6-1.0C的大电流充电。如果连续以这个电流充电，电瓶很快会损坏。但是快速充电的控制方式不是连续的，是充-停-->放-->停。由于在充电过程中，存在复杂的时间、电压和电流控制。而且整个快速充电的充->停->放-->停各个参数要随电瓶状态发生调整。不但充电速度快，而且电瓶不损坏。

其次，根据高斯定律二，无论是充电还是放电，铅表面都会产生铅酸结晶。快速充电和常规充电方式在过程中有很大不同。多了停-放-停这些环节。停的时间和放电的时间、放电电流都有讲究。停-放-停这些环节，可以使电瓶极板表面去硫化，均匀电解溶液，减小电容效应，降低极板电应力，恢复电瓶的活力。现在市场上兴起的电瓶车电瓶还原/修复技术和相关产品，就是应用了这种方式，从而恢复电瓶的活力。

最后，任何事物都有两面性，根据高斯定律三，充电过程必然要损失水分的。根据2年充电产品的实验，发现电瓶剩余电能少于20%的状态下，充电前30分钟水损失很小，30-60分钟水损失明显，60->结束，汽化水现象严重，水损失剧烈。所以，电瓶快速充电在不超过30分钟的情况下，对电瓶没有明显伤害。而30分钟充电效率对一般用户已经足够。假设电瓶中还剩余20%电能，经过充电后，能源储存情况见表：

根据以上分析，在使用得当的情况下，快速充电可以解决电瓶应急充电的问题，同时电瓶的寿命不但不会受到影响，反而可以延长。