变幅脉冲充电的技术原理及硬件原理

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　　变幅脉冲充电的技术原理及硬件原理：单体电池数量较多的电池组用传统的均衡充电方法来平衡电池的内阻，已很难奏效，反而会严重影响寿命。其原因是：由于各单体电池的极化电压降不同，并且单体数越多，相对差异越大。当电池组充电容量达到90%时，各单体电池的电压将会有明显差异，个别单体电池压差甚至超过150mV。若继续对电池组充电至设定的终止总电压，则会出现极化大的单体电池发生严重过充电，极化小的单体电池充电不足。若继续循环，电池组的性能将很快恶化，过充电的单体电池电解液干涸，容量衰退，欠充电的单体电池极板硫酸盐化，电池失效。

　　一种新的变幅脉冲均衡充电技术：先用大电流恒流充电至额定容量的70%左右，然后开始脉冲充电。脉冲充电时正脉冲电流由电池组电压与充电电源所设定的输出电压差确定，即正脉冲电流与上述压差成正比关系。而去极化脉冲（负脉冲）电流自始至终变化很小，这样就使充电过程随着电池组电压的升高（极化变大），正负脉冲的比例越来越小，即去极化作用加大，从而达到抑制极化电压和均衡内阻的效果。变幅脉冲充电模式是从VRLA蓄电池正极板的结构特性入手，研究一种能使电池在循环过程中，正极板保持有高容量、高充放效率和机械性好的充电模式，使电池组充足又不过充，析气率控制在允许的范围内。

　　变幅脉冲均衡充电技术，参考了Mass定律描述的蓄电池的最佳充电效率曲线来设计充电工艺，即在充电效率最大的区域以大电流恒流充电，当充电容量达到额定容量或前一周使用容量的60～70%时，加入间隙性去极化脉冲，并以充电脉冲和去极化脉冲周期性地相继施加在电池上，适当降低充电的平均电流，减少极化。

　　AC/DC模块为高频开关电源在MCU的控制下按设定要求轮流导通、截止，可达到充电输出电流为变幅脉冲的要求。装置合理设计了驱动电路、保护电路和器件组合，在大电流高电压条件下，在毫秒级的工作状态下能保证连续工作的高可靠性。

　　根据变幅脉冲充电模式的要求设计了相应的硬件结构，主控器采用完全集成的混合信号级MCU芯片构成了能够真正独立工作的片上系统。MCU能有效的管理模拟和数字外设，通过监控硬件数字接口和变幅脉冲高频开关电源模块间完成数据交换和控制。同时还使用非易失性铁电存储器FRAM来保存关键的工艺和运行参数，重要的工艺参数可保存10年，参数修改次数可以达到1012。通过监控硬件的实现，创新建立了合理的电力电子变流技术与嵌入式系统控制技术以及电化学变幅脉冲充电技术完美结合的充电模型。

　　通过精心设计的PC机综合管理软件，完成了PC机和充电单元间的数据交换和控制，实现了各参数的同步采样与控制。在电脑终端建立了完备的充电数据分析管理数据库，以达到不断完善变幅脉冲均衡充电技术并建立更加科学合理的充电模型的目的。
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