專利名稱：一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法。
背景技術：
目前的用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法往往沒有采用智能控制，而是采用比較單一的控制模式，使用效果并不理想，慢充或標準充電方法總結如下
無控制的恒流充電恒流充電一般采用0. IC以下的小電流對電池進行充電，優(yōu)點是成本相對較低，但由于沒有任何控制模式，所以電池很容易過度充電，對電池使用壽命將產(chǎn)生有很大的影響。恒壓浮充將充電電壓設置在可充電蓄電池充飽和的最大電壓附近，長時間恒壓充電，對于電量少的電池，剛開始充電電流大，而后會慢慢變小，但隨環(huán)境溫度的變化電池的充電特性不一致，導致常溫或高溫下電池充飽和的時候，電池充電電流仍然很大，這樣很容易對電池造成過度充電。比如20°C對15只鎳氫電池組采用恒壓充電的電壓電流曲線見圖3，當電池100%充滿時候，其電池充電電流維持在150mA左右，如果繼續(xù)充電下去對電池的使用壽命將會產(chǎn)生很壞的影響。定時控制充電采用以一定的電流比如0.2C-0.4C充電，時間一到則充電停止， 這種方法可以更短時間充飽電池，但控制時間比較難掌握，尤其是當充電過程中出現(xiàn)中斷， 重新上電后則會重新開始定時充電，這樣就會對電池造成嚴重的過度充電。最大電壓控制方式采用兩個階段對電池充電，當電池電壓沒有到達設定的最大電壓值的時候采用0. 1C-0. 4C的電流進行充電，到達之后轉入第二階段小電流充電。這種控制方法的缺點是隨著充電環(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確的判斷電池是否充滿。見圖4。最大電壓控制加定時控制模式主要采用兩個階段對電池充電，當電池電壓沒有到達設定的最大電壓值的時候采用0. 1C-0. 4C的電流進行充電，到達之后轉入第二階段定時充電，目前定時器的定時方法，采用固定時間的定時方式，比如采用內(nèi)置振蕩器和外部接RC振蕩電路(例如圖5)等來實現(xiàn)，例如在常溫下，某定時器采用外部接RC振蕩電路來實現(xiàn)定時功能，當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, 定時結束時間為四486400/8192=3599秒。缺點是不能根據(jù)環(huán)境溫度的變化而自動調整充電時間，從而導致低溫時充電充不滿，高溫時候很容易導致過分充電。對于鎳氫蓄電池來說在溫度為10°C時候，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分鐘定時充電的方案，充電結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問題，本發(fā)明提供一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法。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)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，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 的電流進行充電直到電池電壓到達設定最大值；通過電壓比較器判定電池電壓是否到達設定的最大電壓點，一旦達到，則啟動定時器，進入第二階段充電，采用可變時間的定時控制模式，定時器的定時時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；當定時結束后，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。所述的定時器外接的電阻值隨溫度變化的電阻器為一個負溫度系數(shù)器件。所述的負溫度系數(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時間隨溫度自動變化的控制模式對可充電鎳氫蓄電池充電。在定時器外接一個電阻值隨溫度變化的電阻器與電容組成的振蕩器，使得定時器可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化而自動改變充電的定時時間。鎳氫蓄電池充電過程中，需要低溫時，定時時間長，即振蕩頻率低，即需要定時器外接的RC振蕩電路中的R值大；需要高溫時，定時時間短，即振蕩頻率高，即需要定時器外接的RC振蕩電路中的R值小，而且不同溫度和定時時間的比需要成非線性。根據(jù)此特點采用負溫度系數(shù)的電阻器即NTC來適應鎳氫蓄電池的第二階段可變定時充電控制。實施效果如圖8所示在低溫段比如10°C，采用最大電壓加固定定時充電模式，電池充電飽和度只有 73%，而采用本發(fā)明的實施例中能飽和度能達到91%。而在高溫段比如50°C，采用最大電壓加固定定時充電模式，電池充電飽和度為120%，而采用本發(fā)明的實施例中電池充電飽和度只達到105%。本發(fā)明很好的解決可充電鎳氫蓄電池過度充電問題以及不同環(huán)境溫度下的欠充電問題，在不同溫度下，避免了過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準充電的充電方法。該方法能在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)(0°C -50°C)確保電池不過度充電又能充滿電，能大大延長電池的使用壽命。


圖1是采用本發(fā)明充電方法具體實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鎳氫電池組進行充電的電壓-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振蕩電路的定時器原理圖。圖6是本實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是本實施例中隨溫度可變定時時間的定時器電路原理圖。圖8是采用最大電壓加固定時間充電控制模式和采用本發(fā)明充電方法的實施例的充電器對鎳氫蓄電池的充電飽和度的對比曲線圖。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明的實施例。但是，以下所示的實施例子是用于具體化本發(fā)明技術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度充電，可以設定一個最大電壓值，以不同溫度下電池充滿電的最大電壓為參考，設定一個最佳值，從而確保了不同環(huán)境溫度下電池不會被過度充電?？沙潆婃嚉湫铍姵卦诓煌瑴囟认缕潆妷呵€如圖4所示，由圖可見，溫度越高，充飽和時最大電壓值越低。所以要使得在不同溫度下電池都能不會被過度充電，電池充電電壓應該設定在合理的范圍內(nèi)。當充電最大電壓設定之后，需要解決不同溫度下充電到同一充電最大電壓值處時電池充電容量不同的問題，對于可充電鎳氫蓄電池來說，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，最大電壓到達之后，進入第二階段即定時充電階段，定時充電40分鐘，結果是在;TC時只充滿了 55%，而在45°C時則充滿97%。所以這就需要靠第二階段的定時充電來修正和補充。即需要在不同溫度下，定時時間也相應不同。對于可充電鎳氫蓄電池來說，需要在低溫下充電時間長一些，在高溫下充電時間短一些，并且是非線性的。這就需要一種特殊的定時器它能隨環(huán)境溫度變化而實時的修改其定時時間。一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，采用如圖1所示的充電電路，其中包括對可充電鎳氫蓄電池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之間起到開關作用的開關電路5 ；對電池電壓進行檢測并和標準電壓進行對比的電壓比較器2 ；能根據(jù)NTC周圍環(huán)境溫度變化而定時可變的定時器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，第一階段通過電源電路7以平均0. 1C-0. 4C的電流對可充電鎳氫蓄電池1進行充電直到可充電鎳氫蓄電池1電壓到達設定最大值；在充電過程中，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。在充電的過程中，電池電壓(Vbatt)會逐漸升高，當電壓達到圖6中的Vhth (本實施例為1. 42V每只) 時，延遲沁QOO毫秒后)電壓比較器輸出高電平，給定時器4上電，啟動定時器4進入第二階段充電(可變定時充電模式)。如圖7中所示，本實施例定時器的型號為PT8A2516，其振蕩頻率由定時器外接的 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，定時器的定時時間與NTCl 的阻值成正比。如果環(huán)境溫度為25°C的時候，NTCl的阻值為47ΚΩ，定時時間理論值為1 小時(實際定時誤差在3%以內(nèi))；則當環(huán)境溫度為45°C的時候，NTCl的阻值為21ΚΩ，定時時間理論值為0. 45小時(實際定時誤差在3%以內(nèi))；當環(huán)境溫度為10°C的時候，NTCl的阻值為100K Ω，定時時間理論值為2. 1小時(實際定時誤差在3%以內(nèi))；當環(huán)境溫度為0°C的時候，NTCl的阻值為164ΚΩ，定時時間理論值為3. 5小時(實際定時誤差在3%以內(nèi))；當定時時間到則停止充電。在實際布置電路時，也可以選用內(nèi)置電容的定時器，此時由定時器外接的NTC和定時器內(nèi)置的電容構成振蕩電路。還可以根據(jù)電路設置進入第三階段充電，見圖2，當主充電停止時，Ql不導通此時R38兩端存在很小的電壓差，從而會有小電流流過R38。當可充電鎳氫蓄電池1進入涓流充電或擱置的過程中其電壓會有所回落，當電池電壓從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，不會出現(xiàn)低電平而造成對定時器復位，從而避免了重新啟動定時器4對可充電鎳氫蓄電池1造成過分充電。
權利要求
1.一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，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的電流進行充電直到電池電壓到達設定最大值；通過電壓比較器判定電池電壓是否到達設定的最大電壓點，一旦達到，則啟動定時器， 進入第二階段充電，采用可變時間的定時控制模式，定時器的定時時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；當定時結束后，第二階段充電完成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，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準充電的充電方法，其特征在于所述的定時器外接的電阻值隨溫度變化的電阻器為一個負溫度系數(shù)器件。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，所述的負溫度系數(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)權利要求3所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，其特征在于所述的負溫度系數(shù)器件為NTC。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種用于可充電鎳氫蓄電池慢充或標準充電的充電方法，其特征在于所述的負溫度系數(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準充電的充電方法，主要采用兩階段充電模式，第一階段采用平均0.1C-0.4C的電流進行充電直到電池電壓到達設定最大值；通過電壓比較器判定電池電壓是否到達設定的最大電壓點，一旦達到，則啟動定時器，進入第二階段充電，采用可變時間的定時控制模式，定時器的定時時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；當定時結束后，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準充電的充電方法。該方法能在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)(0℃-50℃)確保電池不過度充電又能充滿電，能大大延長電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/44GK102324581SQ20111020599
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權日2011年7月22日
發(fā)明者劉國忠, 劉巍, 楊爽, 黃年山 申請人:遼寧九夷三普電池有限公司