恒流恒压模式锂离子电池充电器的设计-论文.pdf

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1、《自动化与仪器仪表)2015年2期(总第184期)恒流／恒压模式锂离子电池充电器的设计杨明华，张友军，徐伟，季重阳(苏州大学，机电工程学院江苏苏州，215021)摘要：针对当前锂离子电池的良好应用前景，介绍了一种基于恒流／恒压充电方式并采用双管正激式DC／DC变换器的高效锂离子电池充电装置，详尽分析了该充电装置的工作原理，同时对其硬件参数和充电策略进行了设计。最后研制了一台工程样机，给出了实验结果。关键词：双管正激电路；锂离子电池；恒流／恒压模式DOI编码：10．14016／j．cnki．1001．9

2、227．2015．02．025Abstract：InviewofthegoodapplicationprospectofthecurrentLi-ionbakery，thispaperintroduceahigheficientLi—ionbat·terychargerbasedondual-switchforwardconverter．Thedeviceoperatedbyconstant—current／constant-voltagemode．Thecharger’Sworkingprincip

3、leisanalyzedindetail，andthehardwareparametersandthemethodofchargearedesigned．Finallytheprototypeisdesignedandtheexperimentresultsareprovided．Keywords：Dual·-switchforwardconverter；Li·ionbakery；Constant·-current／constant·-voltagemode中图分类号：TM461文献标识码：B文章编号

4、：1001-9227(2015)02-0025-030引言I锂离子电池具有能量密度高，体积小，放电性能好，无污染，比能量大，寿命长等特点n。因此，一经面世就迅速取代^c传统的镍镉和镍氢电池，成为市场的主流。随着锂离子电池的广泛应用，相应的充电器技术也越来越≥半lII：—S—c，t一Dl譬卜jlFHj-受到重视。锂离子电池本身的特性，使得它对充电器的要求甚S2高。充电器的好坏直接影响着锂离子电池的安全与寿命。在充图1双管正激DC／DC变换器的电路结构放电过程中应避免出现过充，过放，过流等现象。在过充状态

5、双管正激DC／DC变换器的控制原理时序，如图2所示(以下，由于锂离子电池具有较高的能量密度，滤波电感电流i为例)。为分析方便，假设整流桥输出V输出电解液会分解产生气体，使得内部压力上升而发生爆裂的恒定，开关管s，s的漏源电容为零。其中vv分别为开关危险。在过放的状态下，电解液因分解导致电池特性劣化，降管s。，s的控制信号，两者时序相同。低电池的寿命。to～t。：to时刻，s。，s同时导通，变压器T原边绕组EF的电压锂离子电池的充电，一般分为恒流充电和恒压充电两个过为v，则副边电压V。=v·N#N。，输

6、出滤波电感L中的电流i程。在充电初期，以恒定的电流对电池进行充电，直至电池经电感Lf，电容C。(包括负载)，整流二极管，变压器副边电压上升到充电终止电压。该过程的时间与恒定电流的大小有GH流通。由于此时v大于输出电压v。，因此i从Ii~i．线性上关。在电池电压上升到充电终止电压后，即转入恒压充电模升到I。不考虑变压器励磁电流的情况下，此时原边开关管式，随后电流逐渐减小直至零。电流ii。2=iu·NgN。。相应的Ipp=L·NgNl，IpL=IL~NgNl。本文中所设计的充电器主要采用恒流恒压两段式的充

7、电方tl-t：t。时刻，S，S，同时关断，变压器原边绕组电流经续流式。并且根据锂离子电池的特性，设计了相应的保护电路。二极管D，D：续流，变压器磁复位，此时V盯=-V，副边电压V。=．V·NgN，，S，S，的漏源电压Vl=v=v；iIlf经电感，1充电器主电路结构电容C。(包括负载)，续流管D流通。由于此时Vc“小于输出电图1为双管正激DC／DC变换器的电路拓扑结构。该DC／压v。，因此i从I～线性下降。DC变换器由开关管S，，s，续流管D。，D，变压器T，整流二h-tm时刻，变压器原边绕组电流续流完

8、毕并且磁复位结极管D，，续流二极管D，输出滤波器L，c。构成。此变换器可束，s。，s仍关断，此时V0，原边电压由开关管s，s分将较高的母线电压v变换成较低的输出电压u。。担，即V=v=Vd2。副边电压v。=0，iI』经电感Lf，电容C。收稿日期：2014—12—23(包括负载)，续流管D流通。t，时刻，i。线性下降至I后，}基金项目：国家自然科学基金(51477107)；江苏省博士后基金S，s：同时导通，开始下一个周期。(14017C)：江苏省光谱成像与