專利名稱：一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法。
背景技術(shù)：
目前的用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法往往沒(méi)有采用智能控制，而是采用比較單一的控制模式，使用效果并不理想，慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電方法總結(jié)如下
無(wú)控制的恒流充電恒流充電一般采用0. IC以下的小電流對(duì)電池進(jìn)行充電，優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)較低，但由于沒(méi)有任何控制模式，所以電池很容易過(guò)度充電，對(duì)電池使用壽命將產(chǎn)生有很大的影響。恒壓浮充將充電電壓設(shè)置在可充電蓄電池充飽和的最大電壓附近，長(zhǎng)時(shí)間恒壓充電，對(duì)于電量少的電池，剛開(kāi)始充電電流大，而后會(huì)慢慢變小，但隨環(huán)境溫度的變化電池的充電特性不一致，導(dǎo)致常溫或高溫下電池充飽和的時(shí)候，電池充電電流仍然很大，這樣很容易對(duì)電池造成過(guò)度充電。比如20°C對(duì)15只鎳氫電池組采用恒壓充電的電壓電流曲線見(jiàn)圖3，當(dāng)電池100%充滿時(shí)候，其電池充電電流維持在150mA左右，如果繼續(xù)充電下去對(duì)電池的使用壽命將會(huì)產(chǎn)生很壞的影響。定時(shí)控制充電采用以一定的電流比如0.2C-0.4C充電，時(shí)間一到則充電停止， 這種方法可以更短時(shí)間充飽電池，但控制時(shí)間比較難掌握，尤其是當(dāng)充電過(guò)程中出現(xiàn)中斷， 重新上電后則會(huì)重新開(kāi)始定時(shí)充電，這樣就會(huì)對(duì)電池造成嚴(yán)重的過(guò)度充電。最大電壓控制方式采用兩個(gè)階段對(duì)電池充電，當(dāng)電池電壓沒(méi)有到達(dá)設(shè)定的最大電壓值的時(shí)候采用0. 1C-0. 4C的電流進(jìn)行充電，到達(dá)之后轉(zhuǎn)入第二階段小電流充電。這種控制方法的缺點(diǎn)是隨著充電環(huán)境溫度的不同和充電速率的不同，電池充滿電的最大電壓也不同，所以采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確的判斷電池是否充滿。見(jiàn)圖4。最大電壓控制加定時(shí)控制模式主要采用兩個(gè)階段對(duì)電池充電，當(dāng)電池電壓沒(méi)有到達(dá)設(shè)定的最大電壓值的時(shí)候采用0. 1C-0. 4C的電流進(jìn)行充電，到達(dá)之后轉(zhuǎn)入第二階段定時(shí)充電，目前定時(shí)器的定時(shí)方法，采用固定時(shí)間的定時(shí)方式，比如采用內(nèi)置振蕩器和外部接RC振蕩電路(例如圖5)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如在常溫下，某定時(shí)器采用外部接RC振蕩電路來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，當(dāng)Rl用5色環(huán)的47 ΚΩ電阻，Cl選擇332電容，該振蕩頻率大約為8. 192KHz, 定時(shí)結(jié)束時(shí)間為四486400/8192=3599秒。缺點(diǎn)是不能根據(jù)環(huán)境溫度的變化而自動(dòng)調(diào)整充電時(shí)間，從而導(dǎo)致低溫時(shí)充電充不滿，高溫時(shí)候很容易導(dǎo)致過(guò)分充電。對(duì)于鎳氫蓄電池來(lái)說(shuō)在溫度為10°C時(shí)候，如果采用兩階段充電模式，比如第一階段采用最高電壓模式充電(截止電壓為1.42V/只)，第二階段采用40分鐘定時(shí)充電的方案，充電結(jié)束后充電飽和度只有 73%左右。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法。該方法能夠在不同環(huán)境溫度下，確保電池不過(guò)度充電又能充滿電，大大提高了電池的使用性能和使用壽命。本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，其特征在于主要采用兩階段充電模式，第一階段采用平均0. 1C-0. 4C 的電流進(jìn)行充電直到電池電壓到達(dá)設(shè)定最大值；通過(guò)電壓比較器判定電池電壓是否到達(dá)設(shè)定的最大電壓點(diǎn)，一旦達(dá)到，則啟動(dòng)定時(shí)器，進(jìn)入第二階段充電，采用可變時(shí)間的定時(shí)控制模式，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間取決于其外接的電阻值隨溫度變化的電阻器與電容組成的振蕩器的振蕩頻率；當(dāng)定時(shí)結(jié)束后，第二階段充電完成。所述的第二階段充電完成后，可以進(jìn)入第三階段充電，所述的第三階段充電采用涓流充電方式。所述的定時(shí)器外接的電阻值隨溫度變化的電阻器為一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)器件。所述的負(fù)溫度系數(shù)器件的安裝位置位于電池或電池組附近，或者位于電池充電適配器或控制器電路中。所述的負(fù)溫度系數(shù)器件為NTC。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的充電方法是采用最大電壓控制和定時(shí)時(shí)間隨溫度自動(dòng)變化的控制模式對(duì)可充電鎳氫蓄電池充電。在定時(shí)器外接一個(gè)電阻值隨溫度變化的電阻器與電容組成的振蕩器，使得定時(shí)器可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化而自動(dòng)改變充電的定時(shí)時(shí)間。鎳氫蓄電池充電過(guò)程中，需要低溫時(shí)，定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，即振蕩頻率低，即需要定時(shí)器外接的RC振蕩電路中的R值大；需要高溫時(shí)，定時(shí)時(shí)間短，即振蕩頻率高，即需要定時(shí)器外接的RC振蕩電路中的R值小，而且不同溫度和定時(shí)時(shí)間的比需要成非線性。根據(jù)此特點(diǎn)采用負(fù)溫度系數(shù)的電阻器即NTC來(lái)適應(yīng)鎳氫蓄電池的第二階段可變定時(shí)充電控制。實(shí)施效果如圖8所示在低溫段比如10°C，采用最大電壓加固定定時(shí)充電模式，電池充電飽和度只有 73%，而采用本發(fā)明的實(shí)施例中能飽和度能達(dá)到91%。而在高溫段比如50°C，采用最大電壓加固定定時(shí)充電模式，電池充電飽和度為120%，而采用本發(fā)明的實(shí)施例中電池充電飽和度只達(dá)到105%。本發(fā)明很好的解決可充電鎳氫蓄電池過(guò)度充電問(wèn)題以及不同環(huán)境溫度下的欠充電問(wèn)題，在不同溫度下，避免了過(guò)度充電和提高了充電飽和度。本發(fā)明是一種低成本高性能的適用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法。該方法能在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)(0°C -50°C)確保電池不過(guò)度充電又能充滿電，能大大延長(zhǎng)電池的使用壽命。


圖1是采用本發(fā)明充電方法具體實(shí)施例的充電電路框圖。圖2是圖1中涓流充電電路原理圖。圖3是20°C采用恒壓充電模式對(duì)鎳氫電池組進(jìn)行充電的電壓-電流曲線圖。圖4是不同溫度下鎳氫蓄電池充電的電壓曲線圖。圖5是以往采用外部RC振蕩電路的定時(shí)器原理圖。圖6是本實(shí)施例中帶有回滯功能的電壓比較器電路的傳輸特性圖。圖7是本實(shí)施例中隨溫度可變定時(shí)時(shí)間的定時(shí)器電路原理圖。圖8是采用最大電壓加固定時(shí)間充電控制模式和采用本發(fā)明充電方法的實(shí)施例的充電器對(duì)鎳氫蓄電池的充電飽和度的對(duì)比曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。但是，以下所示的實(shí)施例子是用于具體化本發(fā)明技術(shù)思想的充電方法的示例，本發(fā)明并未將充電方法限定為以下的方法。為避免可充電蓄電池過(guò)度充電，可以設(shè)定一個(gè)最大電壓值，以不同溫度下電池充滿電的最大電壓為參考，設(shè)定一個(gè)最佳值，從而確保了不同環(huán)境溫度下電池不會(huì)被過(guò)度充電。可充電鎳氫蓄電池在不同溫度下其電壓曲線如圖4所示，由圖可見(jiàn)，溫度越高，充飽和時(shí)最大電壓值越低。所以要使得在不同溫度下電池都能不會(huì)被過(guò)度充電，電池充電電壓應(yīng)該設(shè)定在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)充電最大電壓設(shè)定之后，需要解決不同溫度下充電到同一充電最大電壓值處時(shí)電池充電容量不同的問(wèn)題，對(duì)于可充電鎳氫蓄電池來(lái)說(shuō)，如果采用二階段充電方式，第一階段以1.42V/只作為最大電壓，最大電壓到達(dá)之后，進(jìn)入第二階段即定時(shí)充電階段，定時(shí)充電40分鐘，結(jié)果是在;TC時(shí)只充滿了 55%，而在45°C時(shí)則充滿97%。所以這就需要靠第二階段的定時(shí)充電來(lái)修正和補(bǔ)充。即需要在不同溫度下，定時(shí)時(shí)間也相應(yīng)不同。對(duì)于可充電鎳氫蓄電池來(lái)說(shuō)，需要在低溫下充電時(shí)間長(zhǎng)一些，在高溫下充電時(shí)間短一些，并且是非線性的。這就需要一種特殊的定時(shí)器它能隨環(huán)境溫度變化而實(shí)時(shí)的修改其定時(shí)時(shí)間。一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，采用如圖1所示的充電電路，其中包括對(duì)可充電鎳氫蓄電池1提供充電電流的電源電路7 ；連接電源電路7和可充電鎳氫蓄電池1之間起到開(kāi)關(guān)作用的開(kāi)關(guān)電路5 ；對(duì)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)并和標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行對(duì)比的電壓比較器2 ；能根據(jù)NTC周?chē)h(huán)境溫度變化而定時(shí)可變的定時(shí)器4 ；可以增加的涓流充電電路6。本方法主要采用兩階段充電模式，第一階段通過(guò)電源電路7以平均0. 1C-0. 4C的電流對(duì)可充電鎳氫蓄電池1進(jìn)行充電直到可充電鎳氫蓄電池1電壓到達(dá)設(shè)定最大值；在充電過(guò)程中，電壓比較器2采用帶回滯功能的電壓比較器，其傳輸特性如圖6所示。在充電的過(guò)程中，電池電壓(Vbatt)會(huì)逐漸升高，當(dāng)電壓達(dá)到圖6中的Vhth (本實(shí)施例為1. 42V每只) 時(shí)，延遲沁QOO毫秒后)電壓比較器輸出高電平，給定時(shí)器4上電，啟動(dòng)定時(shí)器4進(jìn)入第二階段充電(可變定時(shí)充電模式)。如圖7中所示，本實(shí)施例定時(shí)器的型號(hào)為PT8A2516，其振蕩頻率由定時(shí)器外接的 NTCl和電容Cl (外接)組成的振蕩電路產(chǎn)生，其中NTCl的型號(hào)為MF58-50-3950，NTCl的安裝位置位于可充電鎳氫蓄電池1附近，或者位于電池充電適配器或控制器電路中。振蕩電路中的電容Cl可采用溫度穩(wěn)定性好的滌綸電容，容量為3. 3nF，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與NTCl 的阻值成正比。如果環(huán)境溫度為25°C的時(shí)候，NTCl的阻值為47ΚΩ，定時(shí)時(shí)間理論值為1 小時(shí)(實(shí)際定時(shí)誤差在3%以內(nèi))；則當(dāng)環(huán)境溫度為45°C的時(shí)候，NTCl的阻值為21ΚΩ，定時(shí)時(shí)間理論值為0. 45小時(shí)(實(shí)際定時(shí)誤差在3%以內(nèi))；當(dāng)環(huán)境溫度為10°C的時(shí)候，NTCl的阻值為100K Ω，定時(shí)時(shí)間理論值為2. 1小時(shí)(實(shí)際定時(shí)誤差在3%以內(nèi))；當(dāng)環(huán)境溫度為0°C的時(shí)候，NTCl的阻值為164ΚΩ，定時(shí)時(shí)間理論值為3. 5小時(shí)(實(shí)際定時(shí)誤差在3%以內(nèi))；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到則停止充電。在實(shí)際布置電路時(shí)，也可以選用內(nèi)置電容的定時(shí)器，此時(shí)由定時(shí)器外接的NTC和定時(shí)器內(nèi)置的電容構(gòu)成振蕩電路。還可以根據(jù)電路設(shè)置進(jìn)入第三階段充電，見(jiàn)圖2，當(dāng)主充電停止時(shí)，Ql不導(dǎo)通此時(shí)R38兩端存在很小的電壓差，從而會(huì)有小電流流過(guò)R38。當(dāng)可充電鎳氫蓄電池1進(jìn)入涓流充電或擱置的過(guò)程中其電壓會(huì)有所回落，當(dāng)電池電壓從Vhth (1.42V每只)下降到Vuh (1.36V 每只)期間，電壓比較器2輸出仍然保持高電平，不會(huì)出現(xiàn)低電平而造成對(duì)定時(shí)器復(fù)位，從而避免了重新啟動(dòng)定時(shí)器4對(duì)可充電鎳氫蓄電池1造成過(guò)分充電。
權(quán)利要求
1.一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，其特征在于主要采用兩階段充電模式，第一階段采用平均0. 1C-0. 4C的電流進(jìn)行充電直到電池電壓到達(dá)設(shè)定最大值；通過(guò)電壓比較器判定電池電壓是否到達(dá)設(shè)定的最大電壓點(diǎn)，一旦達(dá)到，則啟動(dòng)定時(shí)器， 進(jìn)入第二階段充電，采用可變時(shí)間的定時(shí)控制模式，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間取決于其外接的電阻值隨溫度變化的電阻器與電容組成的振蕩器的振蕩頻率；當(dāng)定時(shí)結(jié)束后，第二階段充電完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，其特征在于所述的第二階段充電完成后，可以進(jìn)入第三階段充電，所述的第三階段充電采用涓流充電方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，其特征在于所述的定時(shí)器外接的電阻值隨溫度變化的電阻器為一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，所述的負(fù)溫度系數(shù)器件的安裝位置位于電池或電池組附近，或者位于電池充電適配器或控制器電路中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，其特征在于所述的負(fù)溫度系數(shù)器件為NTC。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，其特征在于所述的負(fù)溫度系數(shù)器件為NTC。
全文摘要
一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法，主要采用兩階段充電模式，第一階段采用平均0.1C-0.4C的電流進(jìn)行充電直到電池電壓到達(dá)設(shè)定最大值；通過(guò)電壓比較器判定電池電壓是否到達(dá)設(shè)定的最大電壓點(diǎn)，一旦達(dá)到，則啟動(dòng)定時(shí)器，進(jìn)入第二階段充電，采用可變時(shí)間的定時(shí)控制模式，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間取決于其外接的電阻值隨溫度變化的電阻器與電容組成的振蕩器的振蕩頻率；當(dāng)定時(shí)結(jié)束后，第二階段充電完成。本發(fā)明的充電方法是一種低成本高性能的適用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標(biāo)準(zhǔn)充電的充電方法。該方法能在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)(0℃-50℃)確保電池不過(guò)度充電又能充滿電，能大大延長(zhǎng)電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H01M10/44GK102324581SQ20111020599
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者劉國(guó)忠, 劉巍, 楊爽, 黃年山 申請(qǐng)人:遼寧九夷三普電池有限公司