讓充電器加速充電

楊弘毅

日常生活中許多移動(dòng)電氣設(shè)備需要使用電池存儲(chǔ)電能，以供設(shè)備正常工作。但傳統(tǒng)的充電方法不僅充電時(shí)間較長(zhǎng)，而且對(duì)電池的壽命也有損害。本文采用分段充電和脈沖充電相結(jié)合的方法，并對(duì)內(nèi)阻壓降進(jìn)行補(bǔ)償，減少充電時(shí)間。

一、充電器的設(shè)計(jì)

充電器的一般原理是：首先從電網(wǎng)取電，經(jīng)過不控整流（或PMW整流）將電網(wǎng)交流電變換成直流，再通過變壓器或降壓/升壓電路對(duì)直流充電電壓進(jìn)行控制。電路結(jié)構(gòu)和控制部分示意如圖1所示。其中電池的充電模型可簡(jiǎn)單等效為充電電阻與電池電容串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。

充電器的充電過程主要分為兩個(gè)階段：恒流充電模式——充電電流恒定，電池兩端的電壓不斷升高；恒壓充電模式——電池兩端的電壓不變，而充電電流不斷減小。對(duì)于特定的電池而言，為了保護(hù)電池不因過度充電而使電池?fù)p壞，通常恒壓充電的臨界值選為電池最大電壓。

通過分析電池充電等效電路可以看出，電池在充電時(shí)兩端的電壓包括了電池電動(dòng)勢(shì)和充電內(nèi)阻壓降（Ur=Ic·r）。一般充電內(nèi)阻可近似看為恒值，因而內(nèi)阻壓降與充電電流成正比。因此充電電壓Uc與E，內(nèi)阻r，充電電流Ic的關(guān)系滿足Uc= E+Ic·r（1）。

通過突然改變充電電壓，可得到同一時(shí)刻附近的兩個(gè)充電電壓Uc1和uc2，同時(shí)分別測(cè)量電壓改變前后的充電電流和。由于充電前后時(shí)間很短，電池電動(dòng)勢(shì)還沒來(lái)得及發(fā)生變化，統(tǒng)一取E值。將所測(cè)量值代入（1）式可以得到方程組：

二、快速充電方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證快速充電方法的有效性，在matlab/simulink中使用SimPowerSystem中的元件搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過程中，恒流到恒壓充電的切換時(shí)刻點(diǎn)為0.08h，但無(wú)內(nèi)阻補(bǔ)償時(shí)恒壓將電池充電至100V的時(shí)刻為0.16h。加入內(nèi)阻補(bǔ)償時(shí)恒壓充電將電池充至100V的時(shí)刻為0.103h。所以，加入內(nèi)阻補(bǔ)償技術(shù)后可減少35%的充電時(shí)間。endprint

日常生活中許多移動(dòng)電氣設(shè)備需要使用電池存儲(chǔ)電能，以供設(shè)備正常工作。但傳統(tǒng)的充電方法不僅充電時(shí)間較長(zhǎng)，而且對(duì)電池的壽命也有損害。本文采用分段充電和脈沖充電相結(jié)合的方法，并對(duì)內(nèi)阻壓降進(jìn)行補(bǔ)償，減少充電時(shí)間。

一、充電器的設(shè)計(jì)

充電器的一般原理是：首先從電網(wǎng)取電，經(jīng)過不控整流（或PMW整流）將電網(wǎng)交流電變換成直流，再通過變壓器或降壓/升壓電路對(duì)直流充電電壓進(jìn)行控制。電路結(jié)構(gòu)和控制部分示意如圖1所示。其中電池的充電模型可簡(jiǎn)單等效為充電電阻與電池電容串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。

充電器的充電過程主要分為兩個(gè)階段：恒流充電模式——充電電流恒定，電池兩端的電壓不斷升高；恒壓充電模式——電池兩端的電壓不變，而充電電流不斷減小。對(duì)于特定的電池而言，為了保護(hù)電池不因過度充電而使電池?fù)p壞，通常恒壓充電的臨界值選為電池最大電壓。

通過分析電池充電等效電路可以看出，電池在充電時(shí)兩端的電壓包括了電池電動(dòng)勢(shì)和充電內(nèi)阻壓降（Ur=Ic·r）。一般充電內(nèi)阻可近似看為恒值，因而內(nèi)阻壓降與充電電流成正比。因此充電電壓Uc與E，內(nèi)阻r，充電電流Ic的關(guān)系滿足Uc= E+Ic·r（1）。

通過突然改變充電電壓，可得到同一時(shí)刻附近的兩個(gè)充電電壓Uc1和uc2，同時(shí)分別測(cè)量電壓改變前后的充電電流和。由于充電前后時(shí)間很短，電池電動(dòng)勢(shì)還沒來(lái)得及發(fā)生變化，統(tǒng)一取E值。將所測(cè)量值代入（1）式可以得到方程組：

二、快速充電方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證快速充電方法的有效性，在matlab/simulink中使用SimPowerSystem中的元件搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過程中，恒流到恒壓充電的切換時(shí)刻點(diǎn)為0.08h，但無(wú)內(nèi)阻補(bǔ)償時(shí)恒壓將電池充電至100V的時(shí)刻為0.16h。加入內(nèi)阻補(bǔ)償時(shí)恒壓充電將電池充至100V的時(shí)刻為0.103h。所以，加入內(nèi)阻補(bǔ)償技術(shù)后可減少35%的充電時(shí)間。endprint

日常生活中許多移動(dòng)電氣設(shè)備需要使用電池存儲(chǔ)電能，以供設(shè)備正常工作。但傳統(tǒng)的充電方法不僅充電時(shí)間較長(zhǎng)，而且對(duì)電池的壽命也有損害。本文采用分段充電和脈沖充電相結(jié)合的方法，并對(duì)內(nèi)阻壓降進(jìn)行補(bǔ)償，減少充電時(shí)間。

一、充電器的設(shè)計(jì)

充電器的一般原理是：首先從電網(wǎng)取電，經(jīng)過不控整流（或PMW整流）將電網(wǎng)交流電變換成直流，再通過變壓器或降壓/升壓電路對(duì)直流充電電壓進(jìn)行控制。電路結(jié)構(gòu)和控制部分示意如圖1所示。其中電池的充電模型可簡(jiǎn)單等效為充電電阻與電池電容串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。

充電器的充電過程主要分為兩個(gè)階段：恒流充電模式——充電電流恒定，電池兩端的電壓不斷升高；恒壓充電模式——電池兩端的電壓不變，而充電電流不斷減小。對(duì)于特定的電池而言，為了保護(hù)電池不因過度充電而使電池?fù)p壞，通常恒壓充電的臨界值選為電池最大電壓。

通過分析電池充電等效電路可以看出，電池在充電時(shí)兩端的電壓包括了電池電動(dòng)勢(shì)和充電內(nèi)阻壓降（Ur=Ic·r）。一般充電內(nèi)阻可近似看為恒值，因而內(nèi)阻壓降與充電電流成正比。因此充電電壓Uc與E，內(nèi)阻r，充電電流Ic的關(guān)系滿足Uc= E+Ic·r（1）。

通過突然改變充電電壓，可得到同一時(shí)刻附近的兩個(gè)充電電壓Uc1和uc2，同時(shí)分別測(cè)量電壓改變前后的充電電流和。由于充電前后時(shí)間很短，電池電動(dòng)勢(shì)還沒來(lái)得及發(fā)生變化，統(tǒng)一取E值。將所測(cè)量值代入（1）式可以得到方程組：

二、快速充電方法驗(yàn)證

為了驗(yàn)證快速充電方法的有效性，在matlab/simulink中使用SimPowerSystem中的元件搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過程中，恒流到恒壓充電的切換時(shí)刻點(diǎn)為0.08h，但無(wú)內(nèi)阻補(bǔ)償時(shí)恒壓將電池充電至100V的時(shí)刻為0.16h。加入內(nèi)阻補(bǔ)償時(shí)恒壓充電將電池充至100V的時(shí)刻為0.103h。所以，加入內(nèi)阻補(bǔ)償技術(shù)后可減少35%的充電時(shí)間。endprint