一種新型的蓄電池充電技術(shù)研究

摘要：通過分析鉛酸蓄電池組串聯(lián)充電不均衡的產(chǎn)生原因，采用不對稱半橋和Buck兩級主電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合三段式充電法，提出了一種新型的充電器設(shè)計方案，解決了充電不均衡的難題。實(shí)驗結(jié)果表明，該方案能實(shí)現(xiàn)蓄電池組的并聯(lián)均衡充電，避免電池性能差別的擴(kuò)大，不對稱半橋的零電壓軟開關(guān)也提高了充電器的效率。
關(guān)鍵詞：三段式充電；兩級主電路；不對稱半橋；充電不均衡

目前鉛酸蓄電池在各種供電場合得到廣泛的應(yīng)用，為了充分發(fā)揮鉛酸蓄電池的作用，充電器在給電池充電的過程中，應(yīng)給蓄電池充足電，應(yīng)盡量避免過充電，從而其使其延長壽命。實(shí)踐證明，要保證鉛酸蓄電池的使用壽命，采用正確的充電方法是非常重要的，蓄電池常常被采用串聯(lián)的方式組成電池組來提高輸出電壓，相應(yīng)的就可以采用串聯(lián)方式進(jìn)行充電。但是因其蓄電池的單個容量、端電壓和內(nèi)阻在制造和使用過程中會不可避免地產(chǎn)生不一致的問題，從而形成蓄電池組在充電過程中往往會不均衡，結(jié)果會使蓄電池組的使用壽命嚴(yán)重縮短。本文提出了一種新型的充電器設(shè)計方案，隔離的三路輸出分別對單個蓄電池進(jìn)行充電，同時采用新型的三段式充電控制方法。

1 充電理論
蓄電池在工作工程中主要具有3種工作狀態(tài)：放電狀態(tài)、充電狀態(tài)和浮充狀態(tài)。處于放電狀態(tài)時，蓄電池將儲蓄的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供給負(fù)載；充電狀態(tài)是在蓄電池放電之后進(jìn)行能量儲蓄的狀態(tài)，此種狀態(tài)下電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲起來；浮充狀態(tài)則是蓄電池維持一定化學(xué)能存儲量所要保持的工作狀態(tài)，浮充狀態(tài)下的蓄電池的儲能不會因為自放電而損失。放電、充電、浮充電3個狀態(tài)構(gòu)成蓄電池的一個完整的工作循環(huán)。傳統(tǒng)的充電器采用串聯(lián)充電方式，通過各個電池的電流都是一樣的。盡管采用了三段式的充電方法，但是充電時能控制的電壓只是電池組的串聯(lián)電壓，仍然伴有電池組充電不均衡并且擴(kuò)大的現(xiàn)象。蓄電池工作狀態(tài)曲線如圖1所示。因此在此基礎(chǔ)上采用一種新的解決方法。

2 改進(jìn)設(shè)計方案
2．1 主電路
改進(jìn)的新型充電器主電路，如圖2所示。前級采用軟開關(guān)不對稱半橋?qū)崿F(xiàn)了多路的隔離輸出，并且利用自身產(chǎn)生的寄生參數(shù)，實(shí)現(xiàn)諧振式零電壓軟開關(guān)以此減小開關(guān)的損耗，同時也避免了因變壓器漏感而帶來的電壓尖峰。后級采用成熟簡單的Buck電路拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)降壓并用此來滿足三段式充電的要求。