什么樣的充電方式最好？電動汽車電池組快速充電研究

隨著全球氣候的惡化，全人類都在討論如何應對氣候變化。節能減排和尋找新能源是減少環境破壞的重要途徑。目前，全球汽車保有量已達10億輛，汽車尾氣是加劇環境惡化的重要因素。因此，許多企業都在開發無污染的電動汽車，而電動汽車的動力電池是其核心部分和重點研究方向。

目前，大多數電動汽車企業和研究機構都使用鋰離子電池作為動力電池。鋰離子電池有很多優點。與傳統的鎳鎘、鎳氫電池相比，鋰離子電池體積小、重量輕、工作電壓高、容量大。鋰離子電池的能量密度非常高，其容量為1。是相同重量的鎳金屬氫化物電池的5-2倍，并且具有非常低的自放電速率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶”。

大功率電動汽車中使用的鋰離子電池組由幾個串聯的單個鋰離子電池組成，以獲得更高的輸出電壓。然而，鋰離子電池組和使用中的單個鋰離子電池之間有很大的區別。在電池組中，每一塊鋰離子電池的生產和制造都必須存在個體差異，在使用中老化程度也不同。如果在充電過程中不采取措施，這種差異將累積甚至擴大，這將大大降低整個電池組的性能或嚴重縮短其使用壽命。此外，由于電池組容量大，傳統充電方式效率低、充電時間長，嚴重阻礙了電動汽車的推廣。

因此，快速、有效、安全可靠的充電系統是電動汽車行業的關鍵技術。

1傳統鋰離子電池充電方式研究

不同的充電方式是影響單體鋰離子電池性能和使用壽命的重要因素。適當的充電方式不僅可以最大限度地提高電池的容量，還可以延長電池的使用壽命。這種影響主要體現在三個方面：

（1） 電壓的影響。一方面，在充電過程中應嚴格控制電池電壓不超過充電極限電壓，這稱為過充電。多次輕微過充電會導致電池容量下降、電池變形，嚴重過充電會直接導致電池爆炸。另一方面，充電后，電池電壓應盡可能接近滿充電壓力，否則電池容量將大大降低。

（2） 電流的影響。鋰離子電池可接受的充電電流是有限的。如果充電電流高于這個上限，就會引起電池中電解質的析氣反應，產生大量熱量，使電池溫度急劇上升。

（3） 溫度的影響。如果鋰離子電池的溫度過高，會導致電池內部發生一系列反應，電池可能會爆炸。因此，有必要在充電過程中及時監測和控制電池溫度。

選擇合適的充電方式可以提高充電效率，延長使用壽命。鋰離子電池的充電方法有很多，如恒流充電法、恒壓充電法、恒流/恒壓充電法，可變電流充電法、脈沖充電法和間歇充電法。

1.1恒壓充電方式

恒壓充電法是指在充電過程中用恒壓對電池進行充電。在這個過程中，充電電流滿足公式：I=（u–e）/r（其中：I是充電電流，u是充電電壓，e是電池電壓，r是充電回路電阻）。

在充電的初始階段，電池電位較低，因此充電電流較大。隨著充電過程的進行，電池電勢逐漸增大，充電電流逐漸減小。恒壓控制系統結構簡單，充電電流接近可接受的充電電流，具有一定的適應性。然而，在充電的初始階段，電流……

t大，可能會導致電池溫度上升過快，給電池帶來不利影響。

1.2恒流充電方式

恒流充電法是指在整個充電過程中使用恒流進行充電。鋰離子電池的充電可接受電流隨著充電時間呈指數級下降，而充電電流保持不變。如果充電電流較大，則在恒流充電的后期，充電電流可能超過可接受的電流，這可能導致電池電解質的析氣反應。然而，如果充電電流太小，充電時間將延長，充電效率將降低。

以上兩種方法都比較簡單，但也有很多不足之處。恒壓充電初始階段的電流過大，而恒流充電后期的電流太大。因此，可以采用先恒流后恒壓的充電方法來克服這兩種方法在這兩個階段的缺點。

1.3恒流/恒壓充電方式

這種方法將充電過程分為三個階段，如圖1所示。

（1） 預充電階段。直流電源接通后，當檢測到電池時，充電芯片啟動并進入預充電過程。在此期間，充電控制器用小電流對電池充電，以將電池電壓和溫度恢復到正常狀態。

（2） 恒流充電階段。在充電的初始階段，充電電路以恒定電流對鋰離子電池進行充電。通常，大多數鋰電池使用標準充電速率。當以恒定電流充電時，電池電壓將緩慢上升。一旦電池電壓達到設定的終止電壓，恒流充電將終止并進入恒壓充電過程。

（3） 恒壓充電階段。在恒壓充電過程中，充電電流逐漸衰減。當監測到充電電流降至設定值以下，或Wally時間超時時，充電控制器轉到頂部停止充電。此時，充電控制器用非常小的充電電流來補充電池。在正常情況下，這一過程可以使電池的使用壽命延長5%~10%。

在這種充電方法中，為了避免電流過大和電池溫度過高，在恒流階段，通常使用較小的充電電流進行充電，充電效率仍然不高。為了提高充電效率，可以使用可變電流充電方法。

[第頁]

1.4變流器充電方式

鋰離子電池的可接受充電電流隨充電時間呈指數級下降。如果充電電流曲線高于可接受的充電電流曲線（圖2中的曲線1），則電池電解液中將發生析氣反應，這將影響電池壽命。

理想的充電過程是充電電流總是接近可接受的充電電流值。如圖2所示，曲線2為可變電流充電電流曲線。如圖2所示，在充電初期，充電電流較大，效率較高，克服了恒壓/恒壓充電初期充電電流較小的缺點。隨著充電的繼續，充電電流逐漸減小。因此，可以用分段恒流充電過程來代替原來的恒流充電階段，以提高充電效率。

在可變電流充電階段，通過檢測電池狀態來確定恒流充電的初始電流，同時檢測電池狀態。當電池狀態達到恒流充電部分的終止標準時，該部分結束，調整電流值，并進入下一個部分。在電池狀態達到設定標準之前，終止可變電流充電并進入恒壓充電，以確保電池充滿電。

可變電流充電法的主要難點是確定每個階段恒流充電的電流值，并選擇合適的參數作為判斷每個階段恒電流充電終止的依據。

在可變電流充電方法中，通過在初始階段增加充電電流來達到快速充電的目的。然而，在fac中……

如果充電電流過高，電池將被極化，壽命將縮短。為了在保證效率的前提下盡可能減少極化反應，研究人員通過比較不同充電波形引起的極化，提出了間歇充電和脈沖充電的方法。

1.5間歇充電方法

間歇充電法是指在充電一段時間后增加一段間歇時間，以減少極化。在間歇階段，析電解質反應產生的氫氣和氧氣有時間重新結合，可以有效減緩電池內的電壓上升，消除歐姆極化，降低內阻，使電池在下一次充電過程中可以接受更多的電能。

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1.6脈沖充電方法

在脈沖充電過程中，在充電電流接近電池的可接受充電電流的基礎上，用脈沖電流對電池充電，充電電流是間歇性的，并且充電狀態和暫停狀態彼此交替。脈沖充電方式有兩種：正脈沖充電和正負脈沖充電。在正脈沖充電方法中，電解質中的離子在正脈沖的空閑時間內自由擴散，這減少了極化的增強。在正負脈沖充電模式下，在正脈沖的空閑時間加入負脈沖，電解液中的離子通過反向力向相反方向移動，有效抑制了極化現象。

2本文采用的收費方式

通過比較上述傳統充電方式的特點，可以看出每種充電方式都有其優缺點。電動汽車的電池組對充電過程要求很高，不僅需要安全充電，盡可能延長電池的使用壽命，還需要滿足快速充電的特點。必須實現這些指標，如快速、高效、安全和使用壽命長。本文結合各種充電方式的優點，對傳統的充電方式進行了一些修改和改進，提出了一種限壓變換器脈沖充電方式。

電壓限制和可變電流脈沖充電方法的特點是將恒流/恒壓充電模式的恒流充電階段變為可變電流脈沖放電。在這個階段，電流符合可變電流充電的特性，并且初始電流較大，從而盡可能接近充電可接受的電流，以確保電池能夠獲得足夠的電流。同時，采用脈沖充電電流，有效抑制極化效應，減緩電池內部壓力上升，降低內阻。在后期階段，采用恒壓充電模式來獲得過充電。

3研究電池組均衡充電的意義

用于電動汽車的鋰離子電池串聯連接以獲得高輸出電壓。由于每個單體電池在生產、制造和使用過程中的電池特性不可避免地不同，造成這種差異的原因如下：在生產過程中，由于加工技術等原因，同一批電池的容量和內阻可能不同；在使用過程中，由于溫度差異，電池不平衡；

不同電池的放電條件不同，會長期積累，導致電池狀態不平衡。長期使用必然會導致每個電池的容量、內阻、端電壓等參數不平衡，從而影響整個電池組的實際容量，縮短使用壽命，造成浪費，增加成本。

與其他電池相比，鋰離子電池幾乎沒有過充電電阻。當電池充滿電時，如果繼續充電，電池的電壓將繼續升高。如果電壓過高，鋰離子會聚集在負極，鋰金屬會分離出來，這會使電池的存儲容量損失，并且這個過程是不可逆的。同時，電解液將進行電解，氫氣和氧氣將被分離出來。隨著大量熱量的產生，電池的溫度會逐漸升高。氫氣和氧氣可能會爆炸。因此，鋰電池一定不能過度充電，否則會對電池造成致命的損壞或引發安全事故。實驗數據證明，過充電會嚴重減少電池的充電循環次數。

因此，在對串聯電池組充電時，每個單個電池的性能不能通過過充電來平衡。如果大容量的電池充滿電，必然會導致小容量的電池過度充電，損壞電池。如果小容量的電池充滿電，那么大容量的電池必然會充電不足，這兩種方法都無法達到平衡狀態。同樣，在放電過程中，如果大容量的電池是基于放電結束的，則不可避免地會導致小容量電池的過放電，而如果大容量電池是基于充電結束的，那么大部分電量將保留下來，無法充分利用。電動汽車的電池組需要頻繁的充放電，隨著充放電次數的增加，會形成惡性循環。

為了解決上述問題，有必要在充電過程中通過某種方法使電池組的所有電池充滿電，從而達到平衡狀態并實現平衡控制。

電池組4的充電均衡控制研究

目前，平衡控制的方法主要根據能耗分為能量耗散、能量轉換和能量轉移。

能量耗散是指對電池組中電壓較高的電池進行放電，以達到平衡。常用的方法是電流分流法。分流方法是將分流電阻器并聯到每個電池上，并通過開關對其進行控制。在充電過程中，當電池的電壓高時，其分流開關閉合，電池被分流。這種方法簡單易實現，但分流電阻器總是在損耗功率，并且能量效率低。此外，所產生的熱量相對較大。電動汽車需要考慮能源效率問題，否則無法大規模推廣。顯然，這種平衡方法不適用。能量轉換主要有兩種類型，一種是將電池組的整體電壓補充到饑餓的單個電池，另一種是從單個電壓轉換為整體電壓。常用的方法是線圈能量轉換，它使用變壓器將能量補充到饑餓的電池中。有三種結構：交換、共享和獨立。充電電流通過線圈能量轉換方法來平衡，充電速度非常快。然而，當大量電池串聯充電時，其缺點就凸顯出來了。此時，需要大量的變壓器，磁場損耗大，平衡設備體積大，效率低。因此，這種方法不適合為電動汽車的電池組充電。

能量傳遞類型使用諸如電容器或電感器之類的能量存儲元件來傳遞能量。在充電過程中，電池組中低容量電池的端子電壓會高于其他電池。此時，低容量的電池將為高容量的電池充電。電容法和電感法是常用的方法。

隨著全球氣候的惡化，全人類都在討論如何應對氣候變化。節能和電磁干擾……

離子還原和尋找新能源是減少環境破壞的重要途徑。目前，全球汽車保有量已達10億輛，汽車尾氣是加劇環境惡化的重要因素。因此，許多企業都在開發無污染的電動汽車，而電動汽車的動力電池是其核心部分和重點研究方向。

目前，大多數電動汽車企業和研究機構都使用鋰離子電池作為動力電池。鋰離子電池有很多優點。與傳統的鎳鎘、鎳氫電池相比，鋰離子電池體積小、重量輕、工作電壓高、容量大。鋰離子電池的能量密度非常高，其容量為1。是相同重量的鎳金屬氫化物電池的5-2倍，并且具有非常低的自放電速率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶”。

大功率電動汽車中使用的鋰離子電池組由幾個串聯的單個鋰離子電池組成，以獲得更高的輸出電壓。然而，鋰離子電池組和使用中的單個鋰離子電池之間有很大的區別。在電池組中，每一塊鋰離子電池的生產和制造都必須存在個體差異，在使用中老化程度也不同。如果在充電過程中不采取措施，這種差異將累積甚至擴大，這將大大降低整個電池組的性能或嚴重縮短其使用壽命。此外，由于電池組容量大，傳統充電方式效率低、充電時間長，嚴重阻礙了電動汽車的推廣。

因此，快速、有效、安全可靠的充電系統是電動汽車行業的關鍵技術。

1傳統鋰離子電池充電方式研究

不同的充電方式是影響單體鋰離子電池性能和使用壽命的重要因素。適當的充電方式不僅可以最大限度地提高電池的容量，還可以延長電池的使用壽命。這種影響主要體現在三個方面：

（1） 電壓的影響。一方面，在充電過程中應嚴格控制電池電壓不超過充電極限電壓，這稱為過充電。多次輕微過充電會導致電池容量下降、電池變形，嚴重過充電會直接導致電池爆炸。另一方面，充電后，電池電壓應盡可能接近滿充電壓力，否則電池容量將大大降低。

（2） 電流的影響。鋰離子電池可接受的充電電流是有限的。如果充電電流高于這個上限，就會引起電池中電解質的析氣反應，產生大量熱量，使電池溫度急劇上升。

（3） 溫度的影響。如果鋰離子電池的溫度過高，會導致電池內部發生一系列反應，電池可能會爆炸。因此，有必要在充電過程中及時監測和控制電池溫度。

選擇合適的充電方式可以提高充電效率，延長使用壽命。鋰離子電池的充電方法有很多，如恒流充電法、恒壓充電法、恒流/恒壓充電法，可變電流充電法、脈沖充電法和間歇充電法。

1.1恒壓充電方式

恒壓充電法是指在充電過程中用恒壓對電池進行充電。在這個過程中，充電電流滿足公式：I=（u–e）/r（其中：I是充電電流，u是充電電壓，e是電池電壓，r是充電回路電阻）。

在充電的初始階段，電池電位較低，因此充電電流較大。隨著充電過程的進行，電池電勢逐漸增大，充電電流逐漸減小。恒壓控制系統結構簡單，充電電流接近可接受的充電電流，具有一定的適應性。但在充電初期，電流較大，可能會導致電池溫度上升過快，給電池帶來不利影響。

1.2恒流充電方式

恒流充電法是指……

o在整個充電過程中使用恒定電流充電。鋰離子電池的充電可接受電流隨著充電時間呈指數級下降，而充電電流保持不變。如果充電電流較大，則在恒流充電的后期，充電電流可能超過可接受的電流，這可能導致電池電解質的析氣反應。然而，如果充電電流太小，充電時間將延長，充電效率將降低。

以上兩種方法都比較簡單，但也有很多不足之處。恒壓充電初始階段的電流過大，而恒流充電后期的電流太大。因此，可以采用先恒流后恒壓的充電方法來克服這兩種方法在這兩個階段的缺點。

1.3恒流/恒壓充電方式

這種方法將充電過程分為三個階段，如圖1所示。

（1） 預充電階段。直流電源接通后，當檢測到電池時，充電芯片啟動并進入預充電過程。在此期間，充電控制器用小電流對電池充電，以將電池電壓和溫度恢復到正常狀態。

（2） 恒流充電階段。在充電的初始階段，充電電路以恒定電流對鋰離子電池進行充電。通常，大多數鋰電池使用標準充電速率。當以恒定電流充電時，電池電壓將緩慢上升。一旦電池電壓達到設定的終止電壓，恒流充電將終止并進入恒壓充電過程。

（3） 恒壓充電階段。在恒壓充電過程中，充電電流逐漸衰減。當監測到充電電流降至設定值以下，或Wally時間超時時，充電控制器轉到頂部停止充電。此時，充電控制器用非常小的充電電流來補充電池。在正常情況下，這一過程可以使電池的使用壽命延長5%~10%。

在這種充電方法中，為了避免電流過大和電池溫度過高，在恒流階段，通常使用較小的充電電流進行充電，充電效率仍然不高。為了提高充電效率，可以使用可變電流充電方法。

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1.4變流器充電方式

鋰離子電池的可接受充電電流隨充電時間呈指數級下降。如果充電電流曲線高于可接受的充電電流曲線（圖2中的曲線1），則電池電解液中將發生析氣反應，這將影響電池壽命。

理想的充電過程是充電電流總是接近可接受的充電電流值。如圖2所示，曲線2為可變電流充電電流曲線。如圖2所示，在充電初期，充電電流較大，效率較高，克服了恒壓/恒壓充電初期充電電流較小的缺點。隨著充電的繼續，充電電流逐漸減小。因此，可以用分段恒流充電過程來代替原來的恒流充電階段，以提高充電效率。

在可變電流充電階段，通過檢測電池狀態來確定恒流充電的初始電流，同時檢測電池狀態。當電池狀態達到恒流充電部分的終止標準時，該部分結束，調整電流值，并進入下一個部分。在電池狀態達到設定標準之前，終止可變電流充電并進入恒壓充電，以確保電池充滿電。

可變電流充電法的主要難點是確定每個階段恒流充電的電流值，并選擇合適的參數作為判斷每個階段恒電流充電終止的依據。

在可變電流充電方法中，通過在初始階段增加充電電流來達到快速充電的目的。然而，事實上，如果充電電流過高，電池會極化，壽命會縮短。為了在保證ef的前提下盡可能減少極化反應……

通過比較不同充電波形引起的極化，研究人員提出了間歇充電和脈沖充電的方法。

1.5間歇充電方法

間歇充電法是指在充電一段時間后增加一段間歇時間，以減少極化。在間歇階段，析電解質反應產生的氫氣和氧氣有時間重新結合，可以有效減緩電池內的電壓上升，消除歐姆極化，降低內阻，使電池在下一次充電過程中可以接受更多的電能。

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1.6脈沖充電方法

在脈沖充電過程中，在充電電流接近電池的可接受充電電流的基礎上，用脈沖電流對電池充電，充電電流是間歇性的，并且充電狀態和暫停狀態彼此交替。脈沖充電方式有兩種：正脈沖充電和正負脈沖充電。在正脈沖充電方法中，電解質中的離子在正脈沖的空閑時間內自由擴散，這減少了極化的增強。在正負脈沖充電模式下，在正脈沖的空閑時間加入負脈沖，電解液中的離子通過反向力向相反方向移動，有效抑制了極化現象。

2本文采用的收費方式

通過比較上述傳統充電方式的特點，可以看出每種充電方式都有其優缺點。電動汽車的電池組對充電過程要求很高，不僅需要安全充電，盡可能延長電池的使用壽命，還需要滿足快速充電的特點。必須實現這些指標，如快速、高效、安全和使用壽命長。本文結合各種充電方式的優點，對傳統的充電方式進行了一些修改和改進，提出了一種限壓變換器脈沖充電方式。

電壓限制和可變電流脈沖充電方法的特點是將恒流/恒壓充電模式的恒流充電階段變為可變電流脈沖放電。在這個階段，電流符合可變電流充電的特性，并且初始電流較大，從而盡可能接近充電可接受的電流，以確保電池能夠獲得足夠的電流。同時，采用脈沖充電電流，有效抑制極化效應，減緩電池內部壓力上升，降低內阻。在后期階段，采用恒壓充電模式來獲得過充電。

3研究電池組均衡充電的意義

用于電動汽車的鋰離子電池串聯連接以獲得高輸出電壓。由于每個單體電池在生產、制造和使用過程中的電池特性不可避免地不同，造成這種差異的原因如下：在生產過程中，由于加工技術等原因，同一批電池的容量和內阻可能不同；在使用過程中，由于溫度差異，電池不平衡；

不同電池的放電條件不同，會長期積累，導致電池狀態不平衡。長期使用必然會導致每個電池的容量、內阻、端電壓等參數不平衡，從而影響整個電池組的實際容量，縮短使用壽命，造成浪費，增加成本。

與其他電池相比，鋰離子電池幾乎沒有過充電電阻。當電池充滿電時，如果繼續充電，電池的電壓將繼續升高。如果電壓過高，鋰離子會聚集在負極，鋰金屬會分離出來，這會使電池的存儲容量損失，并且這個過程是不可逆的。同時，電解液將進行電解，氫氣和氧氣將被分離出來。隨著大量熱量的產生，電池的溫度會逐漸升高。氫氣和氧氣可能會爆炸。因此，鋰電池一定不能過度充電，否則會對電池造成致命的損壞或引發安全事故。實驗數據證明，過充電會嚴重減少電池的充電循環次數。

因此，在對串聯電池組充電時，每個單個電池的性能不能通過過充電來平衡。如果大容量的電池充滿電，必然會導致小容量的電池過度充電，損壞電池。如果小容量的電池充滿電，那么大容量的電池必然會充電不足，這兩種方法都無法達到平衡狀態。同樣，在放電過程中，如果大容量的電池是基于放電結束的，則不可避免地會導致小容量電池的過放電，而如果大容量電池是基于充電結束的，那么大部分電量將保留下來，無法充分利用。電動汽車的電池組需要頻繁的充放電，隨著充放電次數的增加，會形成惡性循環。

為了解決上述問題，有必要在充電過程中通過某種方法使電池組的所有電池充滿電，從而達到平衡狀態并實現平衡控制。

電池組4的充電均衡控制研究

目前，平衡控制的方法主要根據能耗分為能量耗散、能量轉換和能量轉移。

能量耗散是指對電池組中電壓較高的電池進行放電，以達到平衡。常用的方法是電流分流法。分流方法是將分流電阻器并聯到每個電池上，并通過開關對其進行控制。在充電過程中，當電池的電壓高時，其分流開關閉合，電池被分流。這種方法簡單易實現，但分流電阻器總是在損耗功率，并且能量效率低。此外，所產生的熱量相對較大。電動汽車需要考慮能源效率問題，否則無法大規模推廣。顯然，這種平衡方法不適用。能量轉換主要有兩種類型，一種是將電池組的整體電壓補充到饑餓的單個電池，另一種是從單個電壓轉換為整體電壓。常用的方法是線圈能量轉換，它使用變壓器將能量補充到饑餓的電池中。有三種結構：交換、共享和獨立。充電電流通過線圈能量轉換方法來平衡，充電速度非常快。然而，當大量電池串聯充電時，其缺點就凸顯出來了。此時，需要大量的變壓器，磁場損耗大，平衡設備體積大，效率低。因此，這種方法不適合為電動汽車的電池組充電。

能量傳遞類型使用諸如電容器或電感器之類的能量存儲元件來傳遞能量。在充電過程中，電池組中低容量電池的端子電壓會高于其他電池。此時，低容量的電池將為高容量的電池充電。電容法和電感法是常用的方法。電容均衡電路通過單片機控制開關的切換。首先，電壓最高的電池給電容器充電，充電后再切換開關，c……

acitor用低電壓給電池充電，這個過程重復多次。這種均衡電路具有結構簡單、體積小的優點，但缺點是需要大量的電力電子開關器件，損耗高、時間長，因此不適合為電動汽車的電池組充電。

電感式相鄰均衡電路的原理是，每個電池與一個電感器并聯，檢測并比較兩個相鄰電池B1和B2的電壓。如果B1的電壓較高，MCU控制PWM輸出信號的占空比以控制開關器件，使得B1的能量被存儲在電感器中，并且公共電容器被充電，然后能量被傳輸到B2。另一方面，如果B2的電壓高，則PWM輸出的占空比改變，使得能量從B2流向B1。這種均衡電路具有效率高、速度快、體積小的特點，但控制算法復雜。

通過比較上述均衡方法的特點，本文認為電感均衡電路更適合于電動汽車電池的充電均衡。電動汽車電池具有大規模串聯的特點。因此，本文在電感相鄰均衡電路的基礎上，設計了大型串聯電池的電感均衡控制電路（如圖3所示），以實現電池組中電池之間的功率傳輸，達到均衡的目的。

在系統中，電池組中每個電池的狀態信息被及時檢測并發送到MCU。通過算法處理，控制PWM的輸出，驅動開關器件導通和關斷。當電池的電壓高時，相應的開關器件接通，電池將能量存儲在相應的電感器中。當開關斷開時，能量轉移到下游電池，多余的能量轉移到公共電容器并反饋到充電電路。

鋰離子電池組充電電路的設計

在上述研究的基礎上，本文設計了一種基于電壓限制和轉換器脈沖充電方法的具有均衡功能的充電系統。系統由單片機控制，對電池的電壓、電流、溫度等參數進行采樣并發送給單片機，通過一定的算法控制PWM輸出信號的占空比、脈沖充電電流和均衡電路的開關器件，實現均衡充電。系統結構如下。

6摘要

本文在研究多種傳統充電方式和多種充電方式優點的基礎上，提出了一種限壓換流脈沖充電方式，使實際充電電流接近充電可接受電流，縮短充電時間，有效防止極化。同時，它可以快速、高效、安全地處理電池組中單個電池的不平衡狀態問題，并研究平衡控制，使電池組中的功率相互轉移，以確保電池在充電結束時達到平衡狀態，并在此基礎上進行設計。電容均衡電路通過單片機控制開關的切換。首先，電壓最高的電池給電容器充電，然后在充電后切換開關，電容器用低電壓給電池充電，這個過程重復多次。這種均衡電路具有結構簡單、體積小的優點，但缺點是需要大量的電力電子開關器件，損耗高、時間長，因此不適合為電動汽車的電池組充電。

電感式相鄰均衡電路的原理是，每個電池與一個電感器并聯，檢測并比較兩個相鄰電池B1和B2的電壓。如果B1的電壓較高，MCU控制PWM輸出信號的占空比以控制開關器件，使得B1的能量被存儲在電感器中，并且公共電容器被充電，然后能量被傳輸到B2。另一方面，如果B2的電壓高，則PWM輸出的占空比改變，使得能量從B2流向B1。這種均衡電路具有效率高、速度快、體積小的特點，但控制算法復雜。

通過比較上述均衡方法的特點，本文認為歸納均衡……

離子電路更適合于電動汽車電池的充電均衡。電動汽車電池具有大規模串聯的特點。因此，本文在電感相鄰均衡電路的基礎上，設計了大型串聯電池的電感均衡控制電路（如圖3所示），以實現電池組中電池之間的功率傳輸，達到均衡的目的。

在系統中，電池組中每個電池的狀態信息被及時檢測并發送到MCU。通過算法處理，控制PWM的輸出，驅動開關器件導通和關斷。當電池的電壓高時，相應的開關器件接通，電池將能量存儲在相應的電感器中。當開關斷開時，能量轉移到下游電池，多余的能量轉移到公共電容器并反饋到充電電路。

鋰離子電池組充電電路的設計

在上述研究的基礎上，本文設計了一種基于電壓限制和轉換器脈沖充電方法的具有均衡功能的充電系統。系統由單片機控制，對電池的電壓、電流、溫度等參數進行采樣并發送給單片機，通過一定的算法控制PWM輸出信號的占空比、脈沖充電電流和均衡電路的開關器件，實現均衡充電。系統結構如下。

6摘要

本文在研究多種傳統充電方式和多種充電方式優點的基礎上，提出了一種限壓換流脈沖充電方式，使實際充電電流接近充電可接受電流，縮短充電時間，有效防止極化。同時，它可以快速、高效、安全地處理電池組中單個電池的不平衡狀態問題，并研究平衡控制，使電池組中的功率相互轉移，以確保電池在充電結束時達到平衡狀態，并在此基礎上進行設計。

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