让充电器加速充电

杨弘毅

日常生活中许多移动电气设备需要使用电池存储电能，以供设备正常工作。但传统的充电方法不仅充电时间较长，而且对电池的寿命也有损害。本文采用分段充电和脉冲充电相结合的方法，并对内阻压降进行补偿，减少充电时间。

一、充电器的设计

充电器的一般原理是：首先从电网取电，经过不控整流（或PMW整流）将电网交流电变换成直流，再通过变压器或降压/升压电路对直流充电电压进行控制。电路结构和控制部分示意如图1所示。其中电池的充电模型可简单等效为充电电阻与电池电容串联的结构。

充电器的充电过程主要分为两个阶段：恒流充电模式——充电电流恒定，电池两端的电压不断升高；恒压充电模式——电池两端的电压不变，而充电电流不断减小。对于特定的电池而言，为了保护电池不因过度充电而使电池损坏，通常恒压充电的临界值选为电池最大电压。

通过分析电池充电等效电路可以看出，电池在充电时两端的电压包括了电池电动势和充电内阻压降（Ur=Ic·r）。一般充电内阻可近似看为恒值，因而内阻压降与充电电流成正比。因此充电电压Uc与E，内阻r，充电电流Ic的关系满足Uc= E+Ic·r（1）。

通过突然改变充电电压，可得到同一时刻附近的两个充电电压Uc1和uc2，同时分别测量电压改变前后的充电电流和。由于充电前后时间很短，电池电动势还没来得及发生变化，统一取E值。将所测量值代入（1）式可以得到方程组：

二、快速充电方法验证

为了验证快速充电方法的有效性，在matlab/simulink中使用SimPowerSystem中的元件搭建仿真实验平台进行测试。测试过程中，恒流到恒压充电的切换时刻点为0.08h，但无内阻补偿时恒压将电池充电至100V的时刻为0.16h。加入内阻补偿时恒压充电将电池充至100V的时刻为0.103h。所以，加入内阻补偿技术后可减少35%的充电时间。endprint

日常生活中许多移动电气设备需要使用电池存储电能，以供设备正常工作。但传统的充电方法不仅充电时间较长，而且对电池的寿命也有损害。本文采用分段充电和脉冲充电相结合的方法，并对内阻压降进行补偿，减少充电时间。

一、充电器的设计

充电器的一般原理是：首先从电网取电，经过不控整流（或PMW整流）将电网交流电变换成直流，再通过变压器或降压/升压电路对直流充电电压进行控制。电路结构和控制部分示意如图1所示。其中电池的充电模型可简单等效为充电电阻与电池电容串联的结构。

充电器的充电过程主要分为两个阶段：恒流充电模式——充电电流恒定，电池两端的电压不断升高；恒压充电模式——电池两端的电压不变，而充电电流不断减小。对于特定的电池而言，为了保护电池不因过度充电而使电池损坏，通常恒压充电的临界值选为电池最大电压。

通过分析电池充电等效电路可以看出，电池在充电时两端的电压包括了电池电动势和充电内阻压降（Ur=Ic·r）。一般充电内阻可近似看为恒值，因而内阻压降与充电电流成正比。因此充电电压Uc与E，内阻r，充电电流Ic的关系满足Uc= E+Ic·r（1）。

通过突然改变充电电压，可得到同一时刻附近的两个充电电压Uc1和uc2，同时分别测量电压改变前后的充电电流和。由于充电前后时间很短，电池电动势还没来得及发生变化，统一取E值。将所测量值代入（1）式可以得到方程组：

二、快速充电方法验证

为了验证快速充电方法的有效性，在matlab/simulink中使用SimPowerSystem中的元件搭建仿真实验平台进行测试。测试过程中，恒流到恒压充电的切换时刻点为0.08h，但无内阻补偿时恒压将电池充电至100V的时刻为0.16h。加入内阻补偿时恒压充电将电池充至100V的时刻为0.103h。所以，加入内阻补偿技术后可减少35%的充电时间。endprint

日常生活中许多移动电气设备需要使用电池存储电能，以供设备正常工作。但传统的充电方法不仅充电时间较长，而且对电池的寿命也有损害。本文采用分段充电和脉冲充电相结合的方法，并对内阻压降进行补偿，减少充电时间。

一、充电器的设计

充电器的一般原理是：首先从电网取电，经过不控整流（或PMW整流）将电网交流电变换成直流，再通过变压器或降压/升压电路对直流充电电压进行控制。电路结构和控制部分示意如图1所示。其中电池的充电模型可简单等效为充电电阻与电池电容串联的结构。

充电器的充电过程主要分为两个阶段：恒流充电模式——充电电流恒定，电池两端的电压不断升高；恒压充电模式——电池两端的电压不变，而充电电流不断减小。对于特定的电池而言，为了保护电池不因过度充电而使电池损坏，通常恒压充电的临界值选为电池最大电压。

通过分析电池充电等效电路可以看出，电池在充电时两端的电压包括了电池电动势和充电内阻压降（Ur=Ic·r）。一般充电内阻可近似看为恒值，因而内阻压降与充电电流成正比。因此充电电压Uc与E，内阻r，充电电流Ic的关系满足Uc= E+Ic·r（1）。

通过突然改变充电电压，可得到同一时刻附近的两个充电电压Uc1和uc2，同时分别测量电压改变前后的充电电流和。由于充电前后时间很短，电池电动势还没来得及发生变化，统一取E值。将所测量值代入（1）式可以得到方程组：

二、快速充电方法验证

为了验证快速充电方法的有效性，在matlab/simulink中使用SimPowerSystem中的元件搭建仿真实验平台进行测试。测试过程中，恒流到恒压充电的切换时刻点为0.08h，但无内阻补偿时恒压将电池充电至100V的时刻为0.16h。加入内阻补偿时恒压充电将电池充至100V的时刻为0.103h。所以，加入内阻补偿技术后可减少35%的充电时间。endprint