一種新型的蓄電池充電技術研究

摘要：通過分析鉛酸蓄電池組串聯充電不均衡的產生原因，采用不對稱半橋和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。實驗結果表明，該方案能實現蓄電池組的并聯均衡充電，避免電池性能差別的擴大，不對稱半橋的零電壓軟開關也提高了充電器的效率。
關鍵詞：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用，為了充分發揮鉛酸蓄電池的作用，充電器在給電池充電的過程中，應給蓄電池充足電，應盡量避免過充電，從而其使其延長壽命。實踐證明，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的方式組成電池組來提高輸出電壓，相應的就可以采用串聯方式進行充電。但是因其蓄電池的單個容量、端電壓和內阻在制造和使用過程中會不可避免地產生不一致的問題，從而形成蓄電池組在充電過程中往往會不均衡，結果會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蓄電池進行充電，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：放電狀態、充電狀態和浮充狀態。處于放電狀態時，蓄電池將儲蓄的化學能轉化為電能供給負載；充電狀態是在蓄電池放電之后進行能量儲蓄的狀態，此種狀態下電能轉化為化學能存儲起來；浮充狀態則是蓄電池維持一定化學能存儲量所要保持的工作狀態，浮充狀態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個狀態構成蓄電池的一個完整的工作循環。傳統的充電器采用串聯充電方式，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。蓄電池工作狀態曲線如圖1所示。因此在此基礎上采用一種新的解決方法。

2 改進設計方案
2．1 主電路
改進的新型充電器主電路，如圖2所示。前級采用軟開關不對稱半橋實現了多路的隔離輸出，并且利用自身產生的寄生參數，實現諧振式零電壓軟開關以此減小開關的損耗，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電路拓撲，實現降壓并用此來滿足三段式充電的要求。