蓄电池 的均衡充电技术

期望的储存容量Q n可以用下式来计算：

　　(3)

其中，I dis,n是一个开关周期中的平均电流，I o^,n是从其他被触发的旁路中获得的电流。Q tar是理想状态下电池经充电周期Ts达到均充时的电荷量，Q n是期望的储存容量，取Q tar=Q n，即(2)、(3)相等。通过相应换算，得到占空比 的计算公式：

　　(4)

这里的函数f N只是一个示意函数，表示D n和D 2...D 3存在一定关系。

3 实验设计

为了验证本文的均衡充电方法，以两节单体电池组成的蓄电池组为例进行实验和分析，主要验证旁路中开关管对电压的调节作用。控制流程见图4。

图4 控制流程

由于没有现成的蓄电池，需用替代电池来进行实验。充电过程中蓄电池内阻和端电压都在不断变化，并且充电过程中电池蓄积能量，根据对蓄电池的物理性质的分析和相关资料，采用"电阻串联电容"来替代单体蓄电池来进行实验。

本实验中，选用两个小功率NPN管C1815(Q1、Q2)来替代开关管，用89C51芯片的P1.0和P1.1脚控制Q1、Q2的开关。同时，蓄 电池的端电压V1和V2由差动放大电路采集，经A/D转换送到CPU。在整个过程中，电压每20ms采样一次，每隔1s上传上位机并保存并自动绘制曲线。 图5为试验电路图。

图5 实验电路原理图

图6为根据采样数值绘制的曲线。

图6 充电过程中蓄电池端电压曲线

实验结果与分析

通过实验结果可以看出，充电开始时电压相差为1.98V ，在经过充电140s后，电压相差值约为0.2V;在均充过程中，电池电压有趋向一致的趋势。均充方法能根据单体电池的差异，缩短蓄电池组之间的不一致性，使蓄电池组的整体性能得到提高，寿命延长。

同时，从实验结果来看，该方法也有效果不理想的地方，那就是两节电池端电压差值较大。究其原因，一是本实验中用"电阻串联电容"来替代蓄电池，这和 真实的蓄电池存在差别，无法达到理想的模拟状态;二是本实验主要是检验开关管的开关对电压的均衡影响，在很多环节上进行了简化处理，忽略了一些次要因素， 而这些因素也对实验结果有一定的影响。

但总的来说，本实验达到了预定的目的，证明了无损均充法的可行性。