大功率铝空气电池升压电源的研制

摘要：论述了大功率铝空气电池升压电源研制过程中，电路设计及工艺上的一些关键
技术点，描绘了该升压电源的应用前景。

叙词：铝空气电池；升压电源；大功率；

一、

 引言

1．1　铝空气电池的特点

　　文章

[1]，及专利[2]，[3]中对铝空电池都有过较为详细的描述，特别是专利[2]，

[3]对铝空电池的特性及升压电源原理等都有较为深入的表述。铝空电池的静态内阻特
性在正常使用阶段与普通的干电池相似，比优质锌锰电池差；但其动态特性却比其
它电池要差。由于其电解液

----盐水的导电性较其它化学电解液的导电性差，造成其

动态内阻大的固有缺陷，使该电池的使用范围大大减小。另外，由于铝空电池自身的
原因在许多场合都不能串联或不能串联太多的电池，因而在这些场合的使用都必须
配备大功率升压电源，本文所介绍的正是这类电源。

1．2　大功率升压电源电路设计的难点

　　在文章

[1]中较为详细的介绍了小功率升压电源的研制，小功率升压电源的主要

用途是为蓄电池提供涓流充电，由于负载特性较为简单且输出功率也较小，所以研
制小功率升压电源时考虑的相关因素要少些。相对于小功率升压电源，开发大功率铝
空气电池升压电源要考虑的相关因素就要多些；首先是升压电源的功耗，表现为能
量的转换效率。

“低电压（1.5V~5V）大功率（100W 以上）”，一定会在升压电源的

输入端形成

“低电压（1.5V~5V）大电流（100A 以上）”的设计难题，以及由此带来

的一系列问题。这使得铝空气电池的大功率升压电源无论是在电路设计、元器件选择、
印刷电路板设计还是在生产工艺上都要进行特别的处理。

二、

 开发升压电源的几个关键技术点

2．1　限制冲击电流的措施
　　由于铝空气电池的动态特性较差，开路电压与逆变过程的动态波形最高电压值
之间的差值

——“动态差值”，就是电路设计的第一个难点。实测一组串联的铝空电池

组：开路电压为

9V（有效值），带载后其电源端电压就降为 5V（有效值）左右。这

样的电池特性对电源变换电路的设计就提出了很高的要求：如何减少变换电路工作
时对电池的冲击，也就是尽可能的限制冲击电流；用通俗的话讲：如何使铝空气电
池的化学能变化产生的能量能跟得上变换电路提取能量的速度。为了尽可能的使电池