摘要：为了缩短蓄电池充电时刻，规划出一种根据超级电容的高能脉冲源快速充电体系。该体系运用超级电容和微核算机逻辑操控技能，完成了具有负阻输出特性的高能脉冲源。体系进程操控根据Cortex—M3架构的Ⅱ代嵌入式微核算机，体系检测选用多参量相干检测、电压矢量检测和温度矢量检测等前沿技能。实测成果标明，样机完成了快速充电、削减脉冲源对电源污染的首要预期方针。
现在根本的快速充电办法首要有以下几种：
1)间歇充电办法：充-停-充。这种充电办法操控简略。
2)间歇充、放电体系：充-停-放-充。这种办法的操控相对杂乱。
3)根据微核算机操控的脉冲充、放电体系。这种充电办法，具有多参数检测及实时操控，充电作用较好。
本文充电办法归于第3种充电办法，是根据微核算机进程操控的PWM高能脉冲充电体系。本体系选用CORTEXM3 32位微处理器作为进程操控中心，对电压、电流、动态内阻及温度等参数进行检测;充电源选用根据超级电容的高能脉冲技能，PWM操控技能完成了体系的实时性和动态操控功用;新器材、新技能的运用大幅缩短了充电时刻，拓宽了蓄电池充电技能的规划思路。
1 体系方案规划
现代快充设备，简直毫无例外地均选用脉冲充电技能，这关于进步充电速度虽然有必定作用，可是依然存在亟待处理的问题：1)脉冲间歇期客观上抵消快充作用;2)脉冲电流幅值远大于恒压或恒流充电的均值电流，对脉冲源的负载才能有特殊要求;3)要求线路电阻满意小，特别在对大负载设备充电时;4)相同存在电池发热问题。根据上述原因，脉冲充电技能的运用，依然存在技能瓶颈，亟待处理。
为了战胜现有脉冲充电技能的问题。本规划选用根据超级电容和微核算机逻辑操控的负阻输出特性高能脉冲源，处理一般脉冲源负载才能差的问题;选用现代测控原理和核算机进程操控技能，处理智能、安全充电问题。
为完成安全充电，本体系选用根据Cortex—M3架构的32位微处理器的电压/温度双环操控体系，实时监测电压、电流、温度、动态内阻等首要参量，完成体系的闭环操控和充电计量，操控体系框图如图1所示。
根据全参数监测和核算机进程操控规划，能准确测控电池电压、充电电流和电池温升，满意电池安全可靠作业的条件，保证快充对电池功能不会发生不良影响。
体系操控中心芯片选用STM32芯片，STM32芯片运用高功能的ARM Cortex—M3 32位的RISC内核，作业频率最大能够到达72 MHz，一起供给先进的核算功能和出色的中止体系呼应。具有优异的实时功能，从停机形式唤醒一般只需要不到10μs，而从待机形式或复位状况发动一般只需要40μs就能够进入运转状况。内部高度集成，内置高速存储器，丰厚的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。包括3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包括规范和先进的通讯接口：2个I2C、3个SPI、2个I2S、1个SDIO、5个USART、1个USB和1个CAN。出色的功耗操控，当代码从Flash中以72 MHz的全速运转时，在外设时钟敞开时，STM32仅耗费36 mA电流(0.5 mA/MHz)。在待机形式下，典型的耗电值仅为2μA。供电电压为2.0～3.6 V，当充放电进程遇到一系列状况时，芯片能做出相应的快速处理。这些丰厚的外设装备使得STM32微操控器合适电池充电操控等多种工业操控运用场合。
2 高能脉冲源规划
脉冲充电技能选用的脉冲源的负载才能是快充的重要技能部分之一，本规划根据超级电容和微核算机逻辑操控技能，研发出了负阻输出特性高能脉冲源，处理一般脉冲源负载才能问题。超级电容器是一种具有高能量密度的新式储能元器材，它可供给超大功率并具有超长的寿数，是一种兼备电容和电池特性的新式元件。超级电容器具有许多传统电池不具备的长处：能量密度高;充电速度快;运用寿数长;储能效率高;高可靠性;对环境无污染等。现在，超级电容被广泛运用到电动汽车、脉冲电压体系、应急电源及航天
航空等范畴。将超级电容运用到充电体系，首先要处理均衡和发热问题，本体系将微核算机逻辑操控技能和超级电容技能相结合，研发出的脉冲源的负阻特性远高于现在的一般
脉冲源。以下为该体系的高能脉冲源与一般脉冲源的负阻特性的比照。
1)高动力负阻特性模仿
高动力负阻特性如图2所示。
仿真特性标明，脉冲源仅需供给最大1.33 A电流，负载便可取得4.57 A电流。
2)一般脉冲源性负载特性模仿一般脉冲源性负载特性图3所示。
3)功能比较
比较相同负载和10 V电源条件时的电源电流、负载电流和负载端电压。
①电源电流：一般脉冲源：1.89 A;高能脉冲源：1.03～1.33 A。
②负载电流：一般脉冲源：1.87 A;高能脉冲源：4.57～4.55 A。
③负载端电压：一般脉冲源：3.74 V;高能脉冲源：9.04～9.01 V。
4)定论
①电流驱动才能：高能脉冲源可供给高达4.57 A的充电电流，而一般脉冲源仅能供给1.89 A电流。
②负载电压：高能脉冲源为9.14 V，而一般脉冲源则降至3.74 V。
③脉冲功率：高能脉冲源的脉冲功率为41.77 W，而一般脉冲源仅为7.07 W。
④电源容量：若以高动力为参照，则一般脉冲源功率应进步5.91倍。
⑤电源噪声污染：若以一般脉冲源为参照，则高能脉冲源对电源体系的噪声污染可进步71.1%。
由此可见，高能脉冲源的负载才能远较一般脉冲源高。
根据超级电容的高能脉冲源运用，具有两大共同优势：
1)进步脉冲源能比(能量/体积比);2)减小电源体系的噪声污染。
3 测验成果剖析
将本体系的充电作用与市面上用的比较多的快充(北京凯尔和济南启能)进行比照，充电作用比照如图4所示。
测验条件：相同锂电池均充电25 min，并在同一放电体系测验的放电波形及参量比照。
定论：1)放电参量比照：启能-225 mAh;铠尔-312 mAh;样机-1122 mAh。
2)放电时刻比照：启能-29 rain;铠尔-40 min;样机-138mm。
3)充电速率(放电量比)：样机是启能产品的4.99倍;是铠尔产品的3.60倍。
4 结束语
根据超级电容的高能脉冲源，归纳了脉冲负载才能微弱、设备能比高、电力体系污染小等共同优势，为快充技能运用和产业化另辟新路，可拓宽运用于移动设备、电动摩托、电力拖动及电动汽车等大、中、小容量的电池快速充电。电源及电力设备稍作扩容，可完成智能、快速充电成效，具有十分高的商场运用远景。
