一種新型的蓄電池充電技術(shù)研究

摘要：通過(guò)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(chēng)半橋和Buck兩級主電路結構，結合三段式充電法，提出了一種新型的充電器設計方案，解決了充電不均衡的難題。實(shí)驗結果表明，該方案能實(shí)現蓄電池組的并聯(lián)均衡充電，避免電池性能差別的擴大，不對稱(chēng)半橋的零電壓軟開(kāi)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(chēng)半橋；充電不均衡

目前鉛酸蓄電池在各種供電場(chǎng)合得到廣泛的應用，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(guò)程中，應給蓄電池充足電，應盡量避免過(guò)充電，從而其使其延長(cháng)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(lái)提高輸出電壓，相應的就可以采用串聯(lián)方式進(jìn)行充電。但是因其蓄電池的單個(gè)容量、端電壓和內阻在制造和使用過(guò)程中會(huì )不可避免地產(chǎn)生不一致的問(wèn)題，從而形成蓄電池組在充電過(guò)程中往往會(huì )不均衡，結果會(huì )使蓄電池組的使用壽命嚴重縮短。本文提出了一種新型的充電器設計方案，隔離的三路輸出分別對單個(gè)蓄電池進(jìn)行充電，同時(shí)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(shí)，蓄電池將儲蓄的化學(xué)能轉化為電能供給負載；充電狀態(tài)是在蓄電池放電之后進(jìn)行能量?jì)π畹臓顟B(tài)，此種狀態(tài)下電能轉化為化學(xué)能存儲起來(lái)；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(huì )因為自放電而損失。放電、充電、浮充電3個(gè)狀態(tài)構成蓄電池的一個(gè)完整的工作循環(huán)。傳統的充電器采用串聯(lián)充電方式，通過(guò)各個(gè)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(shí)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大的現象。蓄電池工作狀態(tài)曲線(xiàn)如圖1所示。因此在此基礎上采用一種新的解決方法。

2 改進(jìn)設計方案
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(kāi)關(guān)不對稱(chēng)半橋實(shí)現了多路的隔離輸出，并且利用自身產(chǎn)生的寄生參數，實(shí)現諧振式零電壓軟開(kāi)關(guān)以此減小開(kāi)關(guān)的損耗，同時(shí)也避免了因變壓器漏感而帶來(lái)的電壓尖峰。后級采用成熟簡(jiǎn)單的Buck電路拓撲，實(shí)現降壓并用此來(lái)滿(mǎn)足三段式充電的要求。