串联蓄电池组均衡充电系统

5 PWM分流实验
实验以三节不一致性较大的松下12 V/7AH蓄电池串联成36 V系统，温度补偿系数在原来2 V的基础上乘以6。采用一个48 V的直流电源模拟充电机。通过检测单体电池端电压变化情况来控制PWM分流。
采用三段式，即首先采用蓄电池可以接受的最大充电电流加速充电。在充电过程中实时检测蓄电池端电压的变化情况，当端电压快达到过充电压时，降低充电电流，避免过充电反应。然后，采用一恒定电压充电并检测充电电流，直到充电电流减小到0.05 A，表明蓄电池的容量已经恢复到100%，然后进行浮充以弥补蓄电池的自放电损失。
由表1的检测数据可以看出，在未采用分流法做实验时，在48V的充电电压下，各单体端电压存在较大差异性。充电开始后，三节蓄电池全部开始充电且充电电流相等，由于第一节电池初始电压较高，它的端电压上升迅速，当充电时间达到1 h后，电池端电压不再升高，表明电池容量达到最大，继续充电后第一节电池造成过充电现象，电池极板极化加剧，端电压开始下降。然而第二、三节电池由于初始电压较低，直到第一节电池端电压下降时，端电压还处在上升状态，表明第二、三节电池没有完全充满，存在欠充现象。通过数据分析可得出没有采用独立均衡系统的充电方法，会造成单体电池过充和欠充现象，导致电池的不一致性加剧，严重影响了电池的使用寿命和效能。其次通过分析表1可知，经过独立均衡系统后第二、三节电池的端电压上升，而第一节电池端电压有所下降，各节电池端电压逐渐趋于接近。

通过分析比较，蓄电池组充电时采用独立均衡系统时，各节电池的不一致性逐渐变小，同时达到充电终止电压，从而说明该方案是可行的。
最后为了验证整个系统的可靠性以及上述实验的准确性，本文还做了基于Matlab的仿真实验，仿真实验波形如图5所示。由仿真波形可见，三节电池初始端电压相差较大，其中电池a与电池b端电压相差较小所以较电池b与电池c先达到端压一致，最后三节电池都达到端电压一致。说明经过一段时间均衡充电，最终各个电池达到一致，同时达到充电终止电压。均衡充电电流如图6所示，随着充电的进行，可以看出充电电流曲线非常接近理想充电曲线，这极大地增加了电池的循环寿命。通过实验以及仿真验证了本文原理的准确性和实用性。

本文提出了一种较为合理的均衡方法，通过独立均衡模块实现单体电池能量的相互转移，从而使单体在充电后期处于同一充电深度，解决了单体电池的过充和不一致性问题，有效地提高了电池使用寿命。
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