智能镍氢充电器的研制

其中I表示电池组温度，B表示热敏指数，Rn表示在额定温度Tn(K)时的NTC热敏电阻阻值，且Tn=25+273．15=298．15K同样的原理，通过检测NTC电阻R32的电压，并通过计算公式就可以检测出环境的温度。

2 充电算法
为了既提高蓄电池充电速度，又避免充电过程中产生过量的气泡，使极板活性物质脱落损坏，影响电池的使用寿命，充电器采用了预充电一陕速充电一补足充电一涓流充电的四段分级恒流充电方式。
1)预充电阶段
当电池组的端电压小于20V或电池的温低于一5℃时，为了避免快速充电对电池造成损害，充电器按照0．05C的稳定小电流对电池进行充电。当电池组的电压大于20V而且电池温度大于一5℃时，就进入快速充电阶段。
2)快速充电阶段
这个阶段采用恒定大电流对电池进行充电。电流的大小和电池组有关，一般0．3C～1C。在这里我们采用1C的充电电流。当电池的状态符合停止快速充电的状态则进入补足充电阶段。
3)补足充电阶段
用定时控制和最高电压快速充电终止法时，快速充电终止后，电池并未充足电。为了保证充人100％的电量，还应加入补足充电阶段。补足充电速率一般不超过0．3C。在补足充电过程中，温度会继续上升，当温度和充电时间超过规定的极限时，充电器转入涓流充电阶段。
4)涓流充电阶段
镍氢电池在存放时，电池的电量会因为自放电而导致电池电量减少，为了补偿电池自放电损失的电量，在补足充电阶段结束后，充电器进入涓流充电阶段。由于电池的自放电速率一般都很低，在这个阶段采用了0．01C的电流给电池补充电荷，让电池一直处于充足电的状态。

3 程序设计
本系统利用电池电压、温升、充电时间以及电压变化量等参数来综合判断是否应该结束充电过程，程序由主程序和定时中断程序组成。主程序如图5所示。为了防止掉电对电池充电过程的影响，在EEPROM里面存有充电的时间和状态。如果上次不是一个完整的充电过程，再次上电时就可以根据EEPROM里面的充电的状态和充电的时间来继续充电过程。
中断服务程序如图6所示，程序每隔100ms执行一次。进入中断后先采集电池电压，充电电流，电池温度和环境温度，并计算充电时间。当充电电流偏离设定值10％时则要调整PWM参数，使电流维持在设定值附近。当现在的充电状态为快充的时候，如果电池电压，温度和充电时间满足下面的条件时，停止快充：当电池电压大于设定值或出现5～10毫伏／分钟／节的负△V变化时；电池温度超过45℃、出现10℃的温升或出现0．5℃／min的温度变化率时；充电时间超过90分钟时(本系统采用1．0C充电)，都应停止快速充电；当现在的充电状态为补足充电的时候，如果补足充电的时间超过了30分钟或温度超过50℃的时候，则进入涓流充电阶段，充电结束。

为了防止由于电池的长时间闲置或过度放电而造成的充电前期的电压起伏带来的误判出现，在开始充电的前10分钟关闭电池电压变化的判断。实际的效果表明这是一种很有效的解决这种误判的方法。

4 结束语
在实验室中进行了大量的实验，实验表明该电路可靠性高，能够实现快速充电和电池保护功能，而且简单实用。该设计也已经成功投放市场，为了让产品具有更强的竞争力，该电路在充电算法和硬件电路设计方面还可以进一步提高。比如在充电过程中加入具有去极化功能的放电环节，将会进一步提高充电效率和电池组使用寿命。