一种新型的蓄电池充电技术研究

摘要：通过分析铅酸蓄电池组串联充电不均衡的产生原因，采用不对称半桥和Buck两级主电路结构，结合三段式充电法，提出了一种新型的充电器设计方案，解决了充电不均衡的难题。实验结果表明，该方案能实现蓄电池组的并联均衡充电，避免电池性能差别的扩大，不对称半桥的零电压软开关也提高了充电器的效率。
关键词：三段式充电；两级主电路；不对称半桥；充电不均衡

目前铅酸蓄电池在各种供电场合得到广泛的应用，为了充分发挥铅酸蓄电池的作用，充电器在给电池充电的过程中，应给蓄电池充足电，应尽量避免过充电，从而其使其延长寿命。实践证明，要保证铅酸蓄电池的使用寿命，采用正确的充电方法是非常重要的，蓄电池常常被采用串联的方式组成电池组来提高输出电压，相应的就可以采用串联方式进行充电。但是因其蓄电池的单个容量、端电压和内阻在制造和使用过程中会不可避免地产生不一致的问题，从而形成蓄电池组在充电过程中往往会不均衡，结果会使蓄电池组的使用寿命严重缩短。本文提出了一种新型的充电器设计方案，隔离的三路输出分别对单个蓄电池进行充电，同时采用新型的三段式充电控制方法。

1 充电理论
蓄电池在工作工程中主要具有3种工作状态：放电状态、充电状态和浮充状态。处于放电状态时，蓄电池将储蓄的化学能转化为电能供给负载；充电状态是在蓄电池放电之后进行能量储蓄的状态，此种状态下电能转化为化学能存储起来；浮充状态则是蓄电池维持一定化学能存储量所要保持的工作状态，浮充状态下的蓄电池的储能不会因为自放电而损失。放电、充电、浮充电3个状态构成蓄电池的一个完整的工作循环。传统的充电器采用串联充电方式，通过各个电池的电流都是一样的。尽管采用了三段式的充电方法，但是充电时能控制的电压只是电池组的串联电压，仍然伴有电池组充电不均衡并且扩大的现象。蓄电池工作状态曲线如图1所示。因此在此基础上采用一种新的解决方法。

2 改进设计方案
2．1 主电路
改进的新型充电器主电路，如图2所示。前级采用软开关不对称半桥实现了多路的隔离输出，并且利用自身产生的寄生参数，实现谐振式零电压软开关以此减小开关的损耗，同时也避免了因变压器漏感而带来的电压尖峰。后级采用成熟简单的Buck电路拓扑，实现降压并用此来满足三段式充电的要求。