急速充电和快速充电，总比普通充电好

2018-10-9 11:33:14

3286 充电

　　急速（Fast）和快速（quick）这样的词汇带有非常主观的意思。比如，有一次我去看医生比往常到得要早些，接待员说我来得早，可以很快看完病离开。真好，我预计能够及时回去工作，还能赶上一场我原本以为已经赶不上的会。在看完一本《人车志》和一本两年前的《国家地理》杂质后，我才被叫到就诊室。
　　在看医生之前，我甚至还有时间看完了两本去年的《公路与赛道》（Road & Track）杂志。这么长时间足够开完会了……当我向接待员提出这次看病似乎比我预计的时间要长时，她说这已经是够快的了。好吧，可能我的预估是急速，而最终结果是快速。我认为这其实就是慢速。
　　在镍镉电池为大多数便携式电子产品的充电电池的时代，我们对不同的充电速度有着不同的术语，对其做了清晰的定义。在“标准”充电速度C/10下，电池从没电到满格需要大约12小时。该速率下电池不需要充电终止功能。然后是“快速”充电C/3，从没电到满格将近4小时，其需要充电终止。最后是“急速”充电C/2至C，C速率下电池充满只需1小时多一点的时间。该充电速率需要终止功能，而且通常在进入维持充电模式之前需要加足充电。
　　随着锂离子电池成为便携式充电电源的首选，快速充电现已成为创新的好领域。设备向智能手机和平板电脑的转变平添了更多挑战。一个比较极端的实例是我正在考虑的三星最新平板电脑Note Pro 12.2。该平板电脑采用9500mHr电池，配套提供2A充电器。这就意味着如果用户不插电源使用一整天，肯定会充电一整夜。目前从评论来看，我应该使电池工作10小时以上，才算满意。
　　回到这类设备的快速充电问题上来，需要设定消费者预期。“快速”或“急速”这样的术语可以用来设定预期。图1是在不同最大充电电流下从不同电量状态（SOC）到充满电所需的时间。从图中可以看出，当从75%的SOC开始充电时，使用2A或3A容量的适配器其实无所谓。充满电需要1.2小时多一点的时间。这是因为在恒定电压模式下充电。因此，如果消费者期望使用急速或快速充电器更快将电池充满电，他们就会感到很失望。
　　然而，如果从空电量开始充电，那么2A与3A充电速率之间有大约20分钟的差别。这完全在于预期的设定。在一篇Botsford和Szczepanek撰写的论文中，他们提供了慢速、快速、较快速（rapid）和急速充电的参数。尽管这篇论文是关于电动汽车的，但指出了对这些术语一致的定义。在这篇文章中，快速慢于较快速，而较快速则慢于急速。这与其它的电池充电术语是一致的。

　　图1. 从不同电量状态到充满电所需的时间与最大充电电流的对比。

　　该论文例举了加州空气资源局（ARB）的指令。指令要求急速充电器在充电十分钟后能带来100英里的行驶里程。当然，这意味着汽车要有能够行驶100英里以上里程的电池。
　　我们可使用相同的概念来表达便携式设备中的急速或快速的寓意。例如，我们可以规定急速充电器在充电30分钟后得到的电池电量应维持至少5小时的设备工作。这只是一个实例，假设急速充电电流为1C的速率，而且电池能支持10小时的普通工作。
　　我知道提供更快速充电所获得的优势要大于解决实际技术问题所带来的困难。如果我们不能设定预期以评估消费者的看法，那么急速充电可能就没有我们想象的那么有价值。提供一个比当前10W适配器大不了多少的墙式适配器，同时以远小于两倍的成本提供双倍的电源，这绝对会让我们忙个不停。在很多情况下，消费者希望在使用设备的同时对其进行充电，因此就需要更大的电源。要解决在非常纤薄的智能手机和平板电脑中以双倍速率充电而产生的发热问题，需要转换效率的显着提升。
　　快速或急速，实际就是预期问题。无论是在医生诊断室候诊，是等待家庭成员做好准备外出，还是给我的新平板电脑充电，我的慢速就是有些人的急速。我想知道您就此问题的看法，以及您认为达到快速或急速的挑战是什么。顺便说一下，我都还没提在进行更快速充电时可能造成的容量衰减问题。
　　如欲了解有关该电源主题以及其他电源主题的更多详情，敬请访问ti《电源之家》：www.ti.com/powerhouse-ca。
　　参考资料
　　Charles Botsford、Adam Szczepanek,《快速充电与慢速充电：崭新电动汽车时代的利与弊》，挪威斯塔瓦格EVS24,2009年5月13 ~ 16日。