1.3  充电控制技术

充电控制技术是充电器系统中软件设计的核心部分。根据充电电池的原理，将动力电池的充电特性曲线分为四个阶段。在进行大电流充电之前，由于电池电量已基本用完，若直接采用大电流恒流充电，电流过大会损坏电池，电流过小使充电时间过长，因此这一段时间要根据电池电压的具体情况控制充电电流，使充电过程按理想的充电模式变化，以达到最佳充电效果。当检测到充电电流下降到足够小时，说明电池充电已满，此时若立即停止充电过程，电池会自放电。为了防止自放电现象，必须对电池进行浮充维护，即用1/20C (C为电池的额定容量)左右的电流进行浮充充电。 电池充满电后，如果不能及时停止充电，电池的温度会迅速上升。从前一章的分析可知，温度的升高将会加速蓄电池腐蚀速度及电

解液的分解，从而使电池容量下降，缩短电池的使用寿命。为保证电池充足电又不过充，可以采用定时控制、电压控制、温度控制和综合控制等多种方法来终止充电过程。

(1) 定时控制：这是一种简单的控制方法，适可以用于恒流充电法。如果采用恒流充电法时，判断电池的容量和充电电流的大小，很容易的能确定出来需要的充电时间。在电池的充电过程中，一旦达到预定的充电时间后，定时器便会发出信号，充电器便会停止充电，或者将充电器迅速转为浮充维护状态，从而可以避免电池长时间的大电流过充电。

定时控制法具有以下缺点：因为充电前无法准确知道电池的容量，在充电过程中电池会发热使电量有所损失，所以充电的实际时间很难确定。而且充电的时间无法根据电池充电前的状态自动调整，结果有时会造成电池组中电池充电不足，或有的电池过充电的情况，因此，这种方法只可以用于充电率< 0.3C的恒流充电。

(2) 电池电压控制：在电压控制法中，电池的最高电压是最容易检测到的。常用的电压控制法有三种：最高电压、电压负增量、电压零增量。

(a) VMAX：在充电特性曲线可以体现，当蓄电池电压到达最大值时，电池是充足的，应立即快速停止充电。这种方法的缺点是:电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而变，而且电池组中各单体电池的最高充电电压也有差别，因此采用这种方法不可能非常准确地判断电池己充足电。

(b) -△V：电池组的绝对电压与电池电压的负增量无关，且不会受环境温度和充电率等的影响，因此这种方法可以很准确地判断出电池是否已经充足电。但是有电池充足电前，也有可能出现局部电压下降的情况，使电池在未充足电之前，由于检测到电压负增量而停止快速充电等缺点。

(c) 0△V：在镍氢电池充电器中，通常采用0△V控制法为了避免等待出现电压负增量的时间过长而损坏电池，。其缺点是:未充足电前，当电池电压在某一段时间内变化很小，会被系统误认为出现0△V而停止充电，造成误操作。目前大多数镍氢电池快速充电器都采用高灵敏的-0△V检测，当电池电压略有下降时，立即停止快速充电。

(3) 电池温度控制：当电池温度上升到规定数值后，必须立即停止快速充电，为了避免电池损坏。电池温度控制主要有最高温度(TMAX)和温度变化率(△T/△t)两种。

(a) TMAX：充电过程中，当电池温度达到40℃时，立即停止快速充电，否则会损坏电池。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。其缺点是:热敏电阻的响应时间较长，温度检测有一定滞后。

(b)△T/△t ：当镍氢和镉镍电池充足电后，电池温度将会迅速上升，且上升率△T/△t基本相同，当电池温度每minute上升1度的时候，应该立即快速停止充电。因为在热敏电阻与温度之间的是非线性关系，因此为了提高检测精度，所以应设法减小热敏电阻的非线性影响。如果使用温度控制法时，由于热敏电阻响应时间比较长，再着有环境温度的影响，并不能准确的检测电池是否充足电。