串連蓄電池組的均充方法研究

　　充電時電池的荷電狀態(tài)SOC(state of charge)可由下面的經(jīng)驗公式來得出，其中V是電池的端電壓。

　　SOC=-0.24V 2+7.218V- 53.088 (1)

　　SOC是電池當前容量與額定容量之比，SOC=Q/Q TOTAL×100%。

　　通過把電壓檢測階段末期檢測到的電池電壓轉(zhuǎn)化為荷電狀態(tài)，而單節(jié)電池的儲存容量Qest,n與SOC存在相應(yīng)的關(guān)系，Qest,n可以被估算出來。

　　在充電平衡階段，從主充器充入單節(jié)電池的電量是IchTcep。其中，Tcep為一個充電周期內(nèi)均充階段的時間。為使在均充階段達到單節(jié)電池儲存容量的平衡，均充的目標Q tar應(yīng)為：

　　(2)

　　但是，在被激發(fā)的旁路和其他電池之間的充電轉(zhuǎn)換是相互影響的，單體電池經(jīng)旁路輸出給其他電池的電流和接收的充電電流很難用一個簡單的公式進行計算。不過，Gauss-Seidel迭代法可以解決這個問題。

　　期望的儲存容量Q n可以用下式來計算：

　　(3)

　　其中，I dis,n是一個開關(guān)周期中的平均電流，I obt,n是從其他被觸發(fā)的旁路中獲得的電流。Q tar是理想狀態(tài)下電池經(jīng)充電周期Ts達到均充時的電荷量，Q n是期望的儲存容量，取Q tar=Q n，即(2)、(3)相等。通過相應(yīng)換算，得到占空比 的計算公式：

　　(4)

　　這里的函數(shù)f N只是一個示意函數(shù)，表示D n和D 2...D 3存在一定關(guān)系。

　　3 實驗設(shè)計

　　為了驗證本文的均衡充電方法，以兩節(jié)單體電池組成的蓄電池組為例進行實驗和分析，主要驗證旁路中開關(guān)管對電壓的調(diào)節(jié)作用?？刂屏鞒桃妶D4。

　　圖4 控制流程

　　由于沒有現(xiàn)成的蓄電池，需用替代電池來進行實驗。充電過程中蓄電池內(nèi)阻和端電壓都在不斷變化，并且充電過程中電池蓄積能量，根據(jù)對蓄電池的物理性質(zhì)的分析和相關(guān)資料，采用“電阻串聯(lián)電容”來替代單體蓄電池來進行實驗。

　　本實驗中，選用兩個小功率NPN管C1815(Q1、Q2)來替代開關(guān)管，用89C51芯片的P1.0和P1.1腳控制Q1、Q2的開關(guān)。同時，蓄電池的端電壓V1和V2由差動放大電路采集，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送到CPU。在整個過程中，電壓每20ms采樣一次，每隔1s上傳上位機并保存并自動繪制曲線。圖5為試驗電路圖。

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