中心議題：

• 探究新型蓄電池充電方案解決充電失衡
• 研究充電的改進設計方案

解決方案：

• 改進充電器的主電路結構
• 設計可對鉛酸蓄電池實現三段式充電的方案

 實shi踐jian證zheng明ming，要yao保bao證zheng鉛qian酸suan蓄xu電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming
，采cai用yong正zheng確que的de充chong電dian方fang法fa是shi非fei常chang重zhong要yao的de，蓄xu電dian池chi常chang常chang被bei采cai用yong串chuan聯lian的de方fang式shi組zu成cheng電dian池chi組zu來lai提ti高gao輸shu出chu電dian壓ya，相xiang應ying的de就jiu可ke以yi采cai用yong串chuan聯lian方fang式shi進jin行xing充chong電dian。但dan是shi因yin其qi蓄xu電dian池chi的de單dan個ge容rong量liang、端duan電dian壓ya和he內nei阻zu在zai製zhi造zao和he使shi用yong過guo程cheng中zhong會hui不bu可ke避bi免mian地di產chan生sheng不bu一yi致zhi的de問wen題ti，從cong而er形xing成cheng蓄xu電dian池chi組zu在zai充chong電dian過guo程cheng中zhong往wang往wang會hui不bu均jun衡heng，結jie果guo會hui使shi蓄xu電dian池chi組zu的de使shi用yong壽shou命ming嚴yan重zhong縮suo短duan。本ben文wen提ti出chu了le一yi種zhong新xin型xing的de充chong電dian器qi設she計ji方fang案an，隔ge離li的de三san路lu輸shu出chu分fen別bie對dui單dan個ge蓄xu電dian池chi進jin行xing充chong電dian，同tong時shi采cai用yong新xin型xing的de三san段duan式shi充chong電dian控kong製zhi方fang法fa。

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。處於放電狀態時，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後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3gezhuangtaigouchengxudianchideyigewanzhengdegongzuoxunhuan。chuantongdechongdianqicaiyongchuanlianchongdianfangshi
，tongguogegedianchidedianliudoushiyiyangde。jinguancaiyonglesanduanshidechongdianfangfa，danshichongdianshinengkongzhidedianyazhishidianchizudechuanliandianya
，rengranbanyoudianchizuchongdianbujunhengbingqiekuodadexianxiang。xudianchigongzuozhuangtaiquxianrutu1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bu對dui稱cheng半ban橋qiao實shi現xian了le多duo路lu的de隔ge離li輸shu出chu，並bing且qie利li用yong自zi身shen產chan生sheng的de寄ji生sheng參can數shu，實shi現xian諧xie振zhen式shi零ling電dian壓ya軟ruan開kai關guan以yi此ci減jian小xiao開kai關guan的de損sun耗hao，同tong時shi也ye避bi免mian了le因yin變bian壓ya器qi漏lou感gan而er帶dai來lai的de電dian壓ya尖jian峰feng。後hou級ji采cai用yong成cheng熟shu簡jian單dan的deBuck電路拓撲，實現降壓並用此來滿足三段式充電的要求。
要實現不對稱半橋的軟開關
，不對稱半橋的參數設計需要滿足以下2個條件，即：
中：Zn為特性阻抗，；D為開關管Q1的占空比
；C為開關管Q1和Q2的寄生電容；ωk為諧振角頻率；Lk為變壓器初級漏感
；I0為負載總電流；td為死區時間

；n為變壓器初、次級匝比。
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2.2 驅動電路

不對稱半橋驅動電路，如圖3所示。驅動集成芯片采用IR公司的IR2103，其輸出級作為推挽驅動輸出，以直接耦合的方式與主電路的開關管相連接
，由HO和LO的輸出分別作為驅動橋式電路的上
、下橋臂。為了實現上橋臂驅動電路的地電位與主電路的同步浮動，采用由DB和CB組成的外接自舉電路。
二極管DB的耐壓決定式為：
式中：Uc為驅動電源的電壓；Ud為不控整流輸出的電壓。DB的電流容量，JDm的決定式為：
式中：fs為器件開關頻率；Qg為MOSFET柵荷。

自舉電容應能保證器件開通具有足夠的柵荷，則其容量需滿足：
式中：KB為安全係數
，KB>1；UR為沿CB放電回路外壓降的總和。

為了減小DB的反向恢複電流，進一步減少存儲進驅動電源的電荷量，本文中的DB采用快速恢複二極管。Buck電路開關管的驅動電路，如圖4所示。
當dang驅qu動dong門men極ji的de輸shu出chu為wei高gao電dian平ping時shi，隔ge離li變bian壓ya器qi驅qu動dong側ce電dian容rong能neng夠gou防fang止zhi直zhi流liu分fen量liang流liu過guo變bian壓ya器qi的de初chu級ji，而er另ling一yi側ce電dian容rong和he二er極ji管guan能neng夠gou把ba電dian壓ya變bian為wei單dan極ji性xing。同tong時shi兩liang個ge電dian容rong的de取qu值zhi至zhi少shao是shiMOSFET器件本身的門極電容的10倍。
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2.3 控製電路

Buck控製采用了最大占空比為100％的UC3842芯片，不對稱橋控製采用了最大占空比為50％的UC3844芯xin片pian。同tong時shi兩liang級ji電dian路lu都dou采cai用yong電dian壓ya型xing的de控kong製zhi。不bu對dui稱cheng橋qiao采cai用yong的de是shi前qian饋kui控kong製zhi，當dang輸shu入ru的de電dian壓ya有you波bo動dong時shi，占zhan空kong比bi能neng夠gou相xiang應ying調tiao整zheng，以yi保bao證zheng前qian級ji的de輸shu出chu基ji本ben不bu變bian
，如ru圖tu5所示。
後級Buck控製電路能滿足三段式充電的要求，Buck控製電路
，如圖6所示。

3 實驗結果

充電過程進行了180 min
，每隔5 min記錄充電電壓、電流1次
，並用Matlab擬ni合he。實shi驗yan結jie果guo表biao明ming，該gai方fang案an可ke以yi實shi現xian蓄xu電dian池chi組zu的de並bing聯lian均jun衡heng充chong電dian，從cong而er避bi免mian了le充chong電dian過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de不bu均jun衡heng對dui蓄xu電dian池chi造zao成cheng的de傷shang害hai，有you效xiao保bao護hu了le電dian池chi，延yan長chang其qi使shi用yong壽shou命ming。蓄xu電dian池chi充chong電dian曲qu線xian如ru圖tu7所示。實驗波形如圖8和圖9所示。

4 結語

本ben文wen分fen析xi了le傳chuan統tong的de串chuan聯lian三san段duan式shi充chong電dian器qi充chong電dian不bu均jun衡heng的de產chan生sheng及ji其qi擴kuo大da的de原yuan因yin，並bing且qie據ju此ci改gai進jin了le充chong電dian器qi的de主zhu電dian路lu結jie構gou
，優you化hua了le控kong製zhi方fang案an。設she計ji了le一yi種zhong新xin型xing的de可ke對dui鉛qian酸suan蓄xu電dian池chi實shi現xian三san段duan式shi充chong電dian的de方fang案an，大da大da提ti高gao了le蓄xu電dian池chi組zu的de充chong電dian效xiao率lv，有you效xiao地di保bao護hu了le電dian池chi，並bing且qie延yan長chang了le電dian池chi組zu的de使shi用yong壽shou命ming。