3 分段式充電控制

　　單電池循檢比較電路采樣單電池電壓，任何一只單電池電壓超過設定值，或門電路就會產生個一過壓信號，通過鎖定電路斷開一路充電陣，使得充電電流減小1/3，當再次產生一個過壓信號時關掉第二個充電陣，直至關掉最后一個充電陣。當脈沖負載來臨或者進入地影期時，解鎖電路產生解鎖信號，使得充電控制電路能夠進行下一個充電過程。很顯然，當恒壓充電時，充電電流不是近似指數規律，而是階梯型逐級遞減。分段式鋰離子電池充電控制電路見圖3。

圖3 分段式鋰離子電池充電控制電路

4 單電池峰值電壓限制型線性充電控制

　　單電池循檢電路分別采樣各個單電池電壓，經過或門電路取出單電池電壓最大值，經過信號變換電路送入限壓控制電路，限壓控制電路通過動態調整功率管的阻抗控制鋰離子蓄電池組中的單電池電壓。當任一只單電池電壓都未到達設定值時，太陽電池陣以相對穩定的電流通過限壓控制電路中的功率管對鋰離子蓄電池組充電，功率管的阻抗接近于零；當任一只單電池電壓到達設定值時，功率管的阻抗逐漸增大，蓄電池組的充電電流逐漸減小，充電電流減小的規律由鋰離子蓄電池組的特性決定（近似指數規律）。這種電路的優點是充電恒壓階段充電電流連續減小，基本上是指數規律，較適應鋰離子蓄電池的充電習慣，充電電路的功耗也不大。單電池峰值電壓限制型線性充電控制電路如圖4所示。

圖4 單電池峰值電壓限制型線性充電控制電路

幾種均衡充電技術

1 恒定分流電阻均衡充電

電阻分流均衡充電原理如圖5所示。

圖5 恒定分流電阻均衡充電原理

　　每個鋰離子電池單體上都并聯一個分流電阻。從電路中可以看出，電阻上的分流電流必須遠大于電池的自放電電流，才能達到均衡充電的效果。一般鋰離子電池的自放電電流為C/20000左右，所以流過分流電阻上的電流取C/200是比較合適的。

　　另外，每個分流電阻的偏差也是影響均衡效果的重要因素。經過一定次數的充放電循環后，單電池的偏差可以用下面的公式確定：

V電池電壓偏差=R分流×I自放電＋2×V單電池×K電阻偏差

　　若分流電阻取20Ω±0.05%，則電池電壓偏差能夠控制在50mV范圍內。每個電阻的平均功率為0.72W，但是無論電池充電過程還是電池放電過程，分流電阻始終消耗功率。

2 通斷分流電阻均衡充電

　　通斷分流電阻均衡充電原理如圖6所示。

圖6通斷分流電阻均衡充電原理

　　通斷分流電阻均衡充電與電阻分流均衡充電的區別就是增加了一個通斷開關，這個開關的控制可以由單片機系統軟件來實現，也可以通過簡單的邏輯電路來實現。采用這種控制方式的均衡電路只在TAPER充電的恒壓充電段工作，其他時間通斷開關始終斷開，這樣需要電池組放電時，分流電阻不消耗寶貴的能量。在光照期，太陽電池發電功率是有富余的，這時均衡電路消耗一定的能量對于電源系統來說具有一定的合理性。在LEO軌道，這種均衡電路的工作時間只占10%左右，所以要達到上面論述的均衡效果，電阻值需減小10倍，可見峰值熱功耗是相當大的，這是這種電路的主要缺點。另外，通斷開關的實效是致命故障，所以必須采用冗余手段。

3 開關電容均衡充電

圖7 開關電容均衡充電原理

　　開關電容均衡充電原理如圖7所示，從圖中可以看出，順序開關驅動電路主要由時鐘電路構成，它驅動多路開關順序閉合，順序把鋰離子電池單體接入傳送電容器，通過傳送單電池之間的不平衡能量，達到均衡充電的目的。同時，通過測量傳送電容器上的電壓來監測各個單電池的電壓。若某個單電池發生短路故障，低電壓比較器輸出開關禁止信號，禁止短路的單電池接入傳送電容器，防止影響其他單電池的正常工作，同時給恒流恒壓變換器送入電池低電壓報警信號，使恒流恒壓變換器根據單電池短路的情況確定正確的恒定電壓。這種均衡電路的最大優點是能源浪費極低，缺點是電路復雜，多路開關的通態電阻、高共模限制都會影響均衡充電的實現。另一方面，參數選取比較困難，針對不同的電源系統配置，電路參數需詳細的設計與驗證，這對研制周期是不利的。

4 降壓型變換器均衡充電

圖8 降壓型變換器均衡充電原理

　　降壓型變換器均衡充電原理如圖8所示。

　　降壓型變換器均衡充電方案也是一種低消耗的均衡方案。它的思路很清晰，主回路是標準的降壓式調節器，在儲能電感上增加多組相同的次繞組，用于電池單體的輔助充電。顯然，電壓低的單電池會從次繞組上得到更多的能量，電壓高的得到能量少，這樣就達到了均衡充電的目的。為了得到良好的均衡效果，次繞組的一致性需要嚴格控制。但電感繞組的一致性是非常難于控制的，因此這是這種控制方法的一個最大缺點。這種充電方式的研究剛剛起步，充電效率、均衡效果、可靠性分析等需要進一步的深入研究。