锂离子电池组快速智能充电技术
锂离子电池的充电与放电性能优化技术
锂离子电池的充电与放电性能优化技术锂离子电池是目前最常用的电池之一，它具有高能量密度、长寿命、稳定性好等特点。
在使用锂离子电池时，我们需要优化其充放电性能，以延长电池寿命，减少能量损耗。
下面我们来介绍一些锂离子电池的充电与放电性能优化技术。
1. 充电技术优化1.1 充电速率控制充电速率是影响锂离子电池寿命的因素之一。
当充电速率过快时，电池内部会产生过多的热量，加速了电池的老化和损伤。
因此，控制充电速率可以延长电池寿命。
1.2 充电温度控制充电过程中，电池的温度也会升高。
当充电温度过高时，会直接影响电池的寿命。
因此，我们需要通过控制充电温度来延长电池的使用寿命。
1.3 充电终止控制充电时，需要及时终止充电，以避免过充电引起的电池失效或安全问题。
因此，我们需要采取终止充电技术，实时监测电池的充电状态，并在适当的时刻停止充电，以免电池过度充电。
2. 放电技术优化2.1 放电速率控制与充电一样，放电速率也会影响电池寿命。
当放电速率过快时，会导致电池内部的热量过高，损伤电池，因此，我们需要控制放电速率，以延长电池寿命。
2.2 放电温度控制放电过程中，也需要控制电池温度，以保证电池的寿命。
当放电温度过高时，会加速电池内部的化学反应，导致电池寿命缩短。
2.3 放电终止控制放电过程中，电池会逐渐失去能量，当电池能量耗尽时，我们需要及时停止放电，以避免电池的过度放电。
因此，及时终止放电也是优化电池寿命的关键。
综上所述，优化锂离子电池的充放电性能需要从充电速率控制、充电温度控制、充电终止控制、放电速率控制、放电温度控制和放电终止控制等多个方面入手。
通过科学合理的控制，可以延长电池寿命，提高其性能表现，为电子设备的正常运行提供可靠的能源支持。
随着移动互联网和智能设备的普及，锂离子电池已成为前沿科技中的重要组成部分。
锂离子电池作为一种新型的高性能电池，具有广泛的应用前景，尤其在纯电动汽车、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等领域中，已经得到广泛应用。
锂离子电池技术的创新与发展
锂离子电池技术的创新与发展随着人们生活水平的提高，电子设备已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
而支撑这些电子设备的电池也逐渐成为了人们关注的焦点之一。
而在众多电池中，锂离子电池以其高能量密度、长寿命、环保等优势被广泛应用于手机、电动汽车、电动工具等领域。
在这一过程中，锂离子电池技术的创新与发展起到了至关重要的作用。
一、锂离子电池技术的发展历程锂离子电池最初的出现可以追溯到20世纪70年代，在当时被认为是一种新颖的储能设备。
1976年，约翰·史密斯提出了锂离子电池的原理，但由于材料技术的限制，锂离子电池的应用范围还比较有限。
20世纪90年代，钴酸锂的应用大大提高了锂离子电池的能量密度和循环寿命，使得锂离子电池开始广泛应用于移动电子设备中。
21世纪初，锰酸锂、磷酸铁锂等材料的发展，大大提高了锂离子电池的循环寿命和安全性能。
如今，锂离子电池已被广泛应用于电动汽车、储能领域等重要领域。
二、锂离子电池技术的优势与挑战锂离子电池的优势主要体现在以下几个方面：1.高能量密度：储能内部的化学反应可释放出大量的能量，可实现高能量密度。
2.长寿命：相对于其他电池，锂离子电池具有更长的循环寿命，能够获得更长的使用寿命。
3.环保：锂离子电池不含重金属，可以高效地回收利用。
4.低自放电率：锂离子电池的自放电率较低，具有较好的存储性能。
尽管锂离子电池有以上的优势，但仍然存在着一些挑战：1.价格高昂：由于生产成本高，锂离子电池的价格一直比其他电池更高，这也限制了锂离子电池的普及率。
2.安全隐患：锂离子电池充电、放电时产生的气体，热效应较大，一旦不当操作，可能导致爆炸事故。
3.容量退化：随着使用时间的延长，锂离子电池的容量会逐渐降低，这也是锂离子电池的一个缺陷。
三、锂离子电池技术的创新为了突破锂离子电池还存在的问题，相关科研人员在材料、技术等方面进行了不断的创新。
其中最值得一提的是：1.固体电解质技术的发展：固体电解质不仅可以大大提高电池的安全性，还可使电池在高温环境下稳定工作。
锂电池快充材料技术
锂电池快充材料技术
锂电池快充材料技术是指用于锂离子电池的正负极材料以及电解液等方面的新技术和材料，能够实现锂电池高速充电的技术。
目前，随着电动汽车、智能手机等电子设备的普及和需求增长，对于电池的快速充电能力提出了更高的要求。
实现锂电池快充的关键技术包括以下几个方面：
1. 正负极材料的优化：锂离子电池的正负极材料需具备高容量、良好的电导率以及快速锂离子传输的特性。
新型的正负极材料设计和合成能够提高电池的能量密度和电荷传输速度，从而实现快速充电。
2. 电解液的改进：锂电池的电解液是锂离子传输的媒介，优化电解液的组成和性能能够提高锂离子的传输速度和电池的充电速度。
新型的电解液包括高锂离子浓度电解液和离子液体等，在提高电池性能的同时，也能实现较快的充电速度。
3. 细微结构的优化：锂电池的正负极材料存在微观结构的不均匀性问题，优化材料的微观结构可以提高锂离子的扩散速率和电极表面的利用率。
通过纳米材料的设计和制备，能够实现电池充电速度的提升。
4. 快充控制算法：锂电池在充电过程中有一个最佳的电流和电压范围，通过智能化算法对电池进行控制，能够在不影响电池寿命的情况下实现快速充电。
锂电池快充材料技术的发展将促进电动车的普及和电子设备的便携性能提升，为未来锂电池的发展提供更多的可能性。
智能手机快速充电技术的研究与改进
智能手机快速充电技术的研究与改进随着智能手机的普及和功能的日益强大，人们对于手机电池续航和充电速度的要求也越来越高。
智能手机快速充电技术充分满足了用户的需求，让我们不再担心手机快速没电的问题。
本文将探讨智能手机快速充电技术的研究与改进，以及其对用户体验和电池寿命的影响。
近年来，随着科技的进步，智能手机快速充电技术的研究取得了长足的发展。
传统的智能手机充电技术主要采用直流充电方式，充电速度较慢，需要较长的充电时间。
而随着新兴的快充技术的出现，充电速度得到了极大的提升。
目前市面上常见的快充技术有两种，一种是高功率快充技术，另一种是无线快充技术。
高功率快充技术采用的是提高充电功率和电流的方式，通过增加输出电流和电压来实现手机快速充电。
这种技术能够使手机在短时间内充满电，节省了用户的等待时间，极大地提高了用户体验。
另一种无线快充技术则采用电磁辐射和电能传输的原理，通过手机与充电底座之间的电磁感应，将电能传输到手机内部。
这种技术无需通过传统的充电线连接手机和电源，方便了用户的使用，并且在充电速度方面也有了极大的提升。
虽然智能手机快速充电技术的发展带来了许多便利，但也存在着一些问题。
首先，快速充电会给手机电池造成一定的损害，降低电池的使用寿命。
过高的输出功率和电流可能导致电池过热甚至发生爆炸等安全问题。
因此，在快速充电技术的研究与改进中，更要注重保护电池的安全性和延长电池的寿命。
其次，快速充电技术的同时也对充电设备提出了更高的要求，充电器和充电线的质量对于充电速度和安全性至关重要。
一些低质量的充电设备可能会导致电流不稳定或者过载，对手机充电造成损坏。
因此，在应用中需使用正规厂家的充电设备，并注意充电设备的品质。
另外，智能手机快速充电技术的发展也需要与电池技术的进步相辅相成。
只有在电池技术不断提升的基础上，快速充电技术才能得到更好的发展和应用。
当前，随着电池技术的研究和改进，如锂离子电池和聚合物锂离子电池等新型电池的出现，使得充电速度和电池容量都得到了巨大的提升。
锂电池智能充电原理,设计电路,充电方法.
第三部分毕业设计正文锂电池充电器的设计[摘要] 本设计以单片机为控制核心，系统由指示灯电路、电源电压与环境温度采样电路、精确基准电压产生电路和开关控制电路组成。
实现了电池充电、LED指示、保护机制及异常处理等充电器所需要的基本功能。
本文对锂离子电池的参数特性、充电原理与充电方法进行了详尽的描述，并提出了充电器的设计思想和系统结构。
该电路具有安全快速充电功能，可以广泛应用于室内外单节锂离子电池的充电，如手机、数码产品电池等。
[关键词]锂离子电池，充电器，硬件电路，软件设计The design of lithium battery chargerSui Chaoyun0701 electricity techniqueAbstract:This design uses SCM system for the control of core, it includes the pilot lamp circuit on system, sampling circuit about voltage and temperature, the causes about standard voltage and switch controls. The circuit achieves charging battery, LED instructions, the protection mechanism and exception handling, and other functions. This paper introduces the following things: parameters of lithium-battery, principles and methods on charge, design thinkings and system structure about charger, and it describes the functional mode of the charger in detail,moreover it proposes the thinking of plan and structure of a system.The circuit which be planed have functions of safety,rapid and so on. It can use in the charge of Lithium-ion battery that is only far-ranging,such as the battery ofcellphone,digital product and so on.Key words: Lithium-ion battery, Charger, Hardware circuit, Software design目录第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及目的 (1)1.2 论文的构成及研究状况 (1)1.3 锂电池充电器的功能描述 (2)第二章锂电池充电器的介绍及系统设计框架 (3)2.1 锂离子的介绍 (3)2.1.1 锂离子电池的发展 (3)2.1.2 锂电池的工作原理及结构 (3)2.1.3 锂电池充电器的充电特性 (5)2.2 系统设计框架 (6)2.3 锂电池充电方法 (8)2.3.1 恒流充电(CC) (8)2.3.2 恒压充电（CV） (8)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (9)2.3.4 脉冲充电 (9)第三章锂电池充电器的设计 (10)3.1 锂电池充电器的工作原理 (10)3.1.1 89C51芯片简介 (11)3.1.2 系统指示灯电路 (12)3.1.3 电源电压与环境温度采样电路 (12)3.1.4 精确基准电源产生电路 (13)3.1.5 开关控制电路 (14)3.2 锂电池充电器的设计理念 (15)3.2.1 设计思路 (15)3.2.2 系统主流程 (15)3.2.3 充电流程设计 (17)3.2.4 程序设计 (18)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第一章绪论1.1 课题的背景及目的电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。
矿用锂离子动力电池安全性智能充电关键技术研究
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ９ １ ２ 文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ７ １ ６ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ ０ ８ ５—０ ５
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｆ ｏ ｙＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ／Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｙ ａ ｎ ｊ ｉ ａ ｏ ， １ ０ １ ６ ０ １ ， ｉ ｎ ａ ）
ｔ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ—ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉபைடு நூலகம்ｔ ｙ ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｉ ｓ ｏ ｆ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ； ｌ ｉ ｔ ｈ ｉ ｕ ｍ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ； ＵＣ Ｃ ３ ８ ９ ５； Ｓ ｆｅ ａ ｔ ｙ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ； ＭＡ Ｘ１ １ ０ ６ ８
第１ １卷第 ２期
快速充电方案
赛亿方案集团
手机锂电池充电原理：
现阶段智能手机普遍使用的是锂离子电池。锂离子电池最初在上世纪70年代制成， 经过20年的技术积累，索尼率先将这种技术商用化。当其他高科技电池技术还处于概念 化阶段时，锂离子电池在各个产品线中的地位堪称是统治级的。平时我们每天都会给手 机充电，但很少有人研究过锂电池的充电方式。简单科普一下，锂离子电池的充电过程 会分为四个阶段：低压预充、恒流充电、恒压充电以及充电终止。
赛亿方案集团
手机快快充充技技术术是解什决么方？案：
快速充电又是怎么回事呢？大家都知道P（功率）=U（电压）I（电流）这个基础公式吧。 在保证充电器电压比电池电压高的情况下，快速充电就是让充电过程中根据电池电压、电量甚 至温度等动态参数实时让充电器来调整输入电压、输出电流，具体来说分为三个方式。
1、提升电压，恒定电流：这种方式会产生大量热能，功耗也会增加，对电池和手机有损害； 2、恒定电压，提升电流：在并联电路下进行分流，每个电路承担的压力减小； 3、提高电压、提高电流：虽然这样是增加功率、提升充电速度的最快方法，但同第一点一 样，同时增加电压、电流会产生更多热量，从而加大电池与设备的自身消耗。快Biblioteka 充电方案13138877831
赛亿方案集团
2020/8/1
一、快充技术简介 二、快充技术发展前景 三、手机锂电池充电原理 四、手机快充技术解决方案
五、高通Quick Charge
目录
快充技术简介：
快速充电的定义是指手机在充电的过程中根据电磁电压、电量和 温度等参数动态请求充电器调整输出电压和电流的方法。
赛亿方案集团
高通Quick Charge：
2012年发布的高通Quick Charge 1.0技术最高支持10W的充电功率，也就是 说在5V充电电压下电流能达到2A。而13年发布的Quick Charge 2.0技术则在1.0的基 础上将充电功率提升到36W，缩短了充电时间。
锂电池充电方法分析
锂电池充电方法分析一、本文概述随着科技的进步和可持续发展理念的深入人心，锂电池作为一种高效、环保的能源存储方式，已经在众多领域得到广泛应用，包括电动汽车、便携式电子设备以及可再生能源存储系统等。
然而，锂电池的充电方法对其性能、寿命以及安全性具有重要影响。
因此，本文旨在对锂电池的充电方法进行全面而深入的分析，以期为读者提供一个清晰、系统的充电策略。
本文首先将对锂电池的基本原理和充电过程进行简要介绍，以帮助读者更好地理解后续内容。
随后，我们将详细探讨几种常见的锂电池充电方法，包括恒流充电、恒压充电、脉冲充电以及智能充电等，分析它们的优缺点以及适用场景。
我们还将关注充电过程中的一些关键参数，如充电电流、充电电压和充电温度等，以及它们对锂电池性能的影响。
本文还将讨论一些先进的充电技术和未来发展趋势，如无线充电、快速充电以及基于的充电管理等。
通过本文的阅读，读者将能够更深入地理解锂电池的充电方法，为实际应用中的充电策略制定提供有力支持。
二、锂电池充电基本原理锂电池的充电过程是一个复杂的电化学过程，其基本原理主要涉及锂离子的嵌入与脱出。
在充电过程中，正极材料的锂离子通过电解质迁移到负极材料中，嵌入到负极的活性物质中，同时正极释放电子，这些电子通过外部电路传递到负极，从而保持整个电路的电荷平衡。
具体来说，当锂电池进行充电时，正极材料中的锂离子失去电子，变为锂离子（Li+），然后这些锂离子通过电解质移动到负极。
在负极，锂离子与电子结合，嵌入到负极材料的晶格中，形成锂金属或锂合金。
同时，由于电荷守恒，正极释放的电子通过外电路流向负极，以维持整个电池的电荷平衡。
充电过程中还会伴随着一些副反应，如电解质的分解、活性物质的表面变化等，这些副反应可能对电池的性能和寿命产生影响。
因此，在锂电池的设计和制造过程中，需要综合考虑材料的选择、电解质的性质、充电策略等因素，以优化电池的充电效率和循环寿命。
锂电池的充电基本原理是锂离子的嵌入与脱出过程，以及伴随的电子转移和电荷守恒。
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收稿日期:2007-11-15基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(CSTC,2005BB6171).作者简介:苏玉刚(1961 ),男,辽宁大连人,博士,副教授,主要从事电力电子技术及应用、计算机测控技术研究.锂离子电池组快速智能充电技术苏玉刚1,杜伟炯1,陈 强2,夏永峰1(1.重庆大学自动化学院,重庆 400044; 2.重庆市住房公积金管理中心,重庆 400015)摘要:阐述了锂离子电池的基本电气特性,对锂离子电池组中单体电池压差导致电池组使用寿命严重缩短的问题进行了分析.根据锂离子电池组充电的特殊要求,设计了一种基于单片机的锂离子电池组快速智能充电管理系统,它能够按照锂离子电池的充电规律的要求为电池组进行快速充电;并采用模糊控制算法控制的buck boost 均衡电路智能调整单体电池之间的电压差,实现电压均衡.关 键 词:锂离子电池;智能充电;电压均衡;模糊控制中图分类号:TM912 文献标识码:A文章编号:1671-0924(2008)01-0089-05Rapid and Intelligent Charging Technology forSeries Lithium ion BatterySU Yu gang 1,DU Wei jiong 1,CHEN Qiang 2,XIA Yong feng1(1.College of Automation,Chongqing University,Chongqing 400044,China;2.Housing Fund Management Center of Chongqing,Chongqing 400015,China)Abstract:The electrical characteristic of Lithium ion battery is presented in this article.And a detail analysis between single Lithium ion battery and the series battery life is given.A rapid intelligent lithium ion battery charging management system based on the microprocessor is designed according to the special require ments of the charging for Lithium ion batteries,which can realized rapid charging for Lithium ion batteries following Lithium ion battery charging rule and intelligently regulate the battery voltage in the bat tery package which depends on a buck boost circuit to get equalization with fuzzy c ontrol algorithm.Key words:Lithium ion battery;intelligent charging;voltage equalization;fuzzy control 全球一次能源的储备正在日渐耗竭,然而作为主要能源消耗者的汽车的数量却仍在急剧增加,这使人类的可持续发展面临着巨大的挑战.为了解决这个突出的矛盾,缓解危机,科学家们正在第22卷 第1期Vol.22 No.1重庆工学院学报(自然科学)Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science)2008年1月Jan.2008研究推出一种新型的环保汽车:电动汽车.将锂离子电池用作电动汽车的动力电池,已成为世界各国当前重点研究和发展的技术.现在锂离子电池已经作为动力电池应用在电动汽车上,解决了长久以来的能量存储问题,推动了电动汽车的快速发展.电动轿车使用的锂离子电池规格一般为200Ah/300V,需要75节左右电池串联供电;功率更大的电动客车使用的锂离子电池规格一般为500Ah/500V,需要125节左右电池串联供电.面对如此大功率的锂离子电池组,且在电池组的串联使用中容易出现过充和过放,最终导致电池组容量的大幅下降和电池组使用寿命的严重缩短.因此,人们如今关注更多的是如何在保证电池性能、不降低使用寿命的前提下,更加快速、方便、安全地实现对电动汽车电池组充电.1 锂离子电池组的电气特性锂离子电池的上限电压阈值决定了电池容量和使用寿命,如图1~2所示[1].由图1~2可见,随着电池电压的逐渐升高,电池的容量逐渐增大,使用寿命逐渐下降,电池的容量和使用寿命是相互制约的.在4.1V左右电压达到理想值,使寿命和容量实现双赢.锂离子电池组中可能出现单体电池的初始电压差异,若不进行恰当处理,在充电过程中最终会导致电池组中有的电池过充.正是这个影响电池组使用的关键性因素,使电池组的充电过程比单体电池的充电过程复杂很多,需要在锂离子电池组充电过程中对各单体电池电压进行均衡控制,尽量实现各电池在充电结束时电压一致,这样才能充分保证电池的稳定性和使用寿命.单体锂离子电池的工作电压范围在2.75V~ 4.2V,充电特性如图3所示.图1电压与容量关系图2电压与寿命关系图3 锂离子电池充电特性在t0~t1阶段为涓流充电,充电电流约为0.1 C(C为电池的容量);t1~t2阶段为恒流充电阶段,充电电流约为0.5C;当t2时刻电池电压达到4.1 V,开始恒压充电,直至充电电流减小到0.1C才结束充电.锂离子电池组的充电过程也需要按照这样一个先恒流后恒压的顺序进行,唯一的不同在于最后恒定的电压需要根据串联电池的数量来确定.U=V B M n(1)其中:V BM=4.1V;n为串联电池数.90重庆工学院学报2 锂离子电池组充电电路设计本文中针对锂离子电池组使用中的这些特殊要求,设计了基于89C52单片机的具有电压均衡功能的锂离子电池组快速智能充电管理系统,系统结构如图4所示.图5所示为由TL494构成的充电装置功率电路的控制电路,由其控制Buck 电路为电池组提供恒流充电和恒压充电.图4 快速智能充电管理系统结构框图图5 由TL494构成的控制电路单片机根据电压检测得到的锂离子电池组的电压值,控制选择TL494的feedback 端输入(电池组电压反馈输入或充电电流反馈输入),同时给定REF 值以实现恒流或者恒压充电.由单片机给出的参考值可以控制充电设备的输出功率,实现为各种不同容量的锂电池组充电,体现出管理系统的智能性和灵活性.3 电压均衡电路设计锂离子电池组使用一段时间后,会出现单体内阻的不一致和不同程度的老化.因此电池组在充电过程中各电池必然存在电压压差,若不采用电压均衡措施,将会有2种方式结束充电:!当初始电压最高的电池到达4.1V 时,停止充电;∀当初始电压最低的电池到达4.1V 时,停止充电.第1种方式将直接导致电池组利用容量下降,无法充分发挥动力锂离子电池组的性能;后者将直接导致电池过充,造成物理破坏降低锂离子电池组的寿命.2种结束方式都存在弊端,为解决充电结束时的问题,既能将各单体电池充满,实现电池组的能量最大化,又不损伤锂离子电池组的使用寿命,这就需要锂离子电池组在串联充电时,使用特殊的均衡电路,保证单体电池电压精确一致.在锂离子电池组均衡中比较常用的有3种方法:!消耗单体多余电量;∀依靠外部电源,对#饥饿∃电池单独补充电量;%电池组内电量相互转移.因为充电对象是电动汽车上大容量的锂离子电池组,需要提高充电效率,缩短充电时间,而消耗单体多余电量的方法需要比正常充电更长的时间,所以并不适合;而第2种方法的硬件电路往往需要大型的多抽头变压器或大量小型变压器,无法适应现代电力电子设备体积小便于携带的特点.本文中采用图6所示的一种新颖的基于buck boost 变换的小型均衡电路[2],实现电池组内电量的相互转移,完成电池组电压均衡功能.图6 电压均衡电路均衡电路中的电力功率器件MOSFE T 由单片机输出的PW M 控制信号控制.设V B i 为第i 节电池的电压,V ave 为锂离子电池组的平均电压.当V B i >V ave ,Q i 开通时,电池B i 的多余电量转移到电感L i 上,此时流过Q i 的电流为:i Q i =V B i Lt,0<t <D on T(2)91苏玉刚,等:锂离子电池组快速智能充电技术其中:D on 为PW M 控制信号的占空比;T 为周期.当Q i 关断时,L i &B i +1,∋,B n &C r &D i &L i 构成放电回路,这样L i 上的电量便转移到了下游的电池和C r 上.当电容电压V Cr 值超过设定值时,导通Q r 将C r 的电量转移到L r 上,当Q r 关闭时,电量通过D r 反馈回充电主电路,实现了高效的能量均衡.4 均衡电路的模糊控制器设计将模糊控制算法运用到均衡控制电路中,通过对PW M 信号的控制,可以实现快速地调整单体电池间电压差的功能.模糊控制器由模糊化接口、数据规则库、模糊推理机和解模糊接口组成,如图7所示[3].图7 模糊控制器的组成确定模糊控制器的2个输入,电压差值: V =V ave -V B ;电压差值变化率: V = V 2- V 1.模糊化接口通过量化因子将电池的电压差 V 和压差的变化趋势 V 模糊化转变成模糊语言,模糊推理机将根据表1所示的数据规则库的推理定义来进行推理,并采用Mamdani 的min max 模糊蕴含关系和重心法解模糊,得到均衡电路所需要的模糊控制信号D out .表1 模糊控制规则表D ou tVNB NM NS ZO VNB PB PB PMPS NM PB PB PM PS NSPB PM PM ZO ZO PM PM PM ZO PS PS PS PS ZO PM PS PS PS ZO PBPSZOZOZO图8所示为均衡电路模糊控制策略中 V, V 的隶属度函数 1(x ), 2(x )的设置及模糊控制器输出信号D out 的隶属度函数 3(x ).图8 模糊控制策略中的隶属度函数在实际的硬件实现时,将所得的模糊控制表存储在单片机中,根据采样回来的e 和ec 值,通过查表实现模糊控制的在线控制.该方法克服了模糊控制器运算量大、控制适时性较差的问题,对单片机的性能要求不高、便于工程实现.5 实验结果与分析为验证这种锂离子电池组快速充电和均衡充电方法的可行性,作者搭建了3节2Ah 锂离子电池串联充电的实验平台.设定恒流充电阶段的电流为2A,均衡电路开关管工作频率为20kHz,最大占空比0.5.将3节电池的初始电压设置在3组不平衡的状态:V B1=3.8V,V B2=3.4V,V B3=3.0V;V B 1=4V,V B2=3.8V,V B3=3.1V;V B1=3.2V,V B2=3.1V,V B3=3.0V,实验结果如图9所示.92重庆工学院学报图9 锂离子电池组快速充电和均衡实验结果由实验结果可见,在锂离子电池组内电池的充电速度不一致,单体电压低的电池相对电压高的电池充电速度要快很多,但是最终他们的满充电压却是一致的,这正是均衡电路作用的结果;这种PWM快速充电模式使整个充电过程可以在1.5 h内完成,与目前应用广泛的恒压充电方式相比,充电时间节约了0.5~1h,由此也体现出了本系统充电的快速性.5 结束语作者设计的锂离子电池组快速智能充电管理系统,不但实现了按照锂离子电池的充电规律要求为电池组进行快速充电的功能,同时也解决了锂离子电池组充电过程中存在的单体电池电压不均衡的问题,保证了电池组的使用寿命和满充容量.参考文献:[1] Stephen W,Moore Peter,J Schneider.A Review of Cell Equalization Methods for Lithium Ion and Lithium PolymerBattery Systems[J].Society of Automotive Engineers,2001,36(1):201-211.[2] Yuang Shung Lee,Ming Wang Cheng.Intelligent ControlBattery Equalization for Series Connected Lithium Ion Battery Strings[J].Accep ted and to be appearance in IEEE Transactions on Industrial Electronics,2005,52(5):1297 -1307.[3] 诸静.模糊控制理论与系统原理[M].北京:机械工业出版社,2005:8.[4] 李红林,张承宁,孙逢春,等.锂离子电池组均衡充电和保护系统研究[J].北京理工大学学报,2004,24(3):210-213.[5] 宫学庚,齐铂金.电动车电池均衡控制的建模与分析[J].电池,2005,35(1):37-38.(责任编辑 陈 松)93苏玉刚,等:锂离子电池组快速智能充电技术。