西南研究院的工程師們正在利用內部研究基金來應對快速充電的挑戰，以減少電動汽車充電所需的時間。

隨著電動汽車的普及，消費者希望能夠無縫切換到依靠電池的平臺，擁有與化石燃料驅動的汽車相同的加速度、性能和舒適性。在大多數情況下，制造商已經實現了這一目標，但在某些領域的技術仍然落后，例如電池充電。燃油汽車消費者只需要幾分鐘就能給油箱加滿油，然后就能重新上路，而電動汽車（EV）通常需要幾個小時才能完成同樣的工作。

快速充電可將家庭中的交流電轉換為充電站本身內電池所需的直流電，從而大大加快充電速度。然而，這種速度帶來了新的挑戰。

快速充電會使鋰離子在電池組中的轉移最大化。在這種高速率下，離子會在電池陽極表面積聚，并通過一種稱為“鍍鋰”的工藝沉積金屬鋰，這種工藝會降低電池性能，如果不加以控制，將會導致電池短路失效。

SwRI動力系統工程部門的工程師BapirajuSurampudi博士說：“導致鋰電鍍的電化學是復雜的，目前還沒有完全破解。我們基于物理的模型允許我們實時檢測鋰鍍層的發生，因此我們可以調整充電率，以防止電池損壞，同時縮短充電時間。”

SwRI為一個57Ah的鎳錳鈷（NMC）電池開發并校準了一個線性化電池模型，成功地預測了何時發生鋰電鍍。該模型使用微分方程來計算各種電池內部狀態，不需要額外的儀器或資源。而其他檢測鋰鍍層的最新技術是非實時的，涉及對電池的破壞性物理分析。

SwRI模型成功地將電池電壓預測到實驗數據的±5%以內。該團隊隨后開發了一種基于模型的自適應快速充電控制器，以優化NMC電池的充電模式。該控制器包括學習特性，該學習特性基于上一周期的充電效率來調整充電電流。控制器在10到20個充電周期后“學習”最佳充電曲線，并實時平衡耐久性、安全性和性能。

研究小組將SwRI充電控制器與兩個基準充電模式進行了比較，以評估其有效性。第一個基準配置文件使用行業標準的恒流、恒壓策略有意啟動鋰電鍍。用這種曲線老化的樣品顯示出明顯的電池容量衰減或損耗。第二個基線曲線是從一輛裝有快速充電器的電動車上記錄下來的，可以對充電時間進行有意義的比較。

“與兩個基準曲線相比，SwRI充電控制器顯示出一些改進，包括容量衰減顯著降低，電池充電時間減少35%，平均充電效率為89%。”Surampudi說雖然我們對這些結果感到滿意，但我們相信還有更多的改進要做。