镍氢电池快速充电器方案
镍氢电池充电方法及充电器.
镍氢电池充电方法及充电器 7、充电倍率对充电接收效率随充电倍率增加而提高。
图7显示了快充倍率加大了曲线坡度变化，这种急剧的坡度变化可以用来触发与温度及电压相关的充电终止。
电动自行车用电池建议以0.2~0.4C5充电。
然后，以适宜的维护（或涓流）充电倍率0.025C5以抵消自放电来维持电池容量。
8、当前，基于芯片级的集成充电系统可以按照充电曲线快速恢复容量，同时减少过充压力。
所以，使用镍氢电池的产品经常采用。
其中包括两种基本的充电方案：两阶段：此种方法采用记时器以从初始充电倍率换至维护充电倍率。
因电池没有过充传感，充电倍率必须保持在0.1C5以下，以减少过充对电池性能及寿命的影响。
充电时间通常设定在16~24小时，以保证电池在完全放电情况下充满。
此方案虽然经济，但对于不同的放电程度和环境条件是没有补偿的。
所以，很少推荐用于镍氢电池。
三阶段：先快充恢复约90%的容量，中间阶段采用定时充电恢复全部容量完成充电。
然后，再以维护充电提供连续的涓流电流以补偿电池自放电。
通常采用温度传感技术在过充的瞬间将快充（电流在1C5范围）转换成中间充电。
中间充电一般是定时0.1C5充电，时间视电池组结构而定。
中间充电取代了快速深充电，保证了电池完全充满。
三阶段充电的充电器设计比两阶段充电器更复杂（使第二转换点与第三个充电倍率配合好），但可降低过充，延长电池使用寿命。
9、充电控制系统辅助技术由于电池寿命对过充的敏感性，对某些过充过度更敏感，充电器设计中推荐采用充电中止辅助技术，可以是内置的辅助充电控制技术，也可以是一种失效保护充电中止技术，如热熔丝。
10、镍氢电池充电方法（系统）简述电动自行车用电池组建议采用0.2~0.4C5快速充电方法。
快速充电：此时仅仅使用计时的方法控制快速充电是不够的，需要结合使用温度速率控制或负电压降控制。
温度的升高以及电压的降低均可用于充电控制终止。
快速充电适于外界温度在10~35℃的范围。
镍氢电池智能充电器的设计
镍氢电池智能充电器的设计摘要：本文探讨了镍氢电池智能充电器的硬件结构与软件设计，通过对充电电压，电流及温度的检测，不但很好地延长了电池的寿命，而且又能使电池快速充满。
关键字：智能充电 AVR 单片机镍化氢电池（Ni-MH）具有价格比较低，通用性强，输出电流大的优点，由于使用了以储氢合金取代负极原来使用的镉，没有了重金属镉带来的环境污染，被人们成为“绿色电池”，与镍镉电池相比没有记忆效应，并且有很好的冲放电性能，在轻重量的手持设备中镍氢电池有广泛的使用。
一、镍氢电池充电原理电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的。
电池的充电特性受充电电流、温度和充电时间的影响。
电池端电压会随着充电电流的升高、温度的降低而增加;充电效率会随着充电电流、充电时间和温度的改变而不同。
镍氢电池工作温度在0℃~45℃，充电时电池温度在10℃~30℃之间效率最高。
电池的充电速率的单位用C表示，C为电池的额定容量。
例如300mA对600mAH电池充电，充电率为0. 5C, 2小时才能充入600mA的电量使电池变满。
充电分为快速充电（Fast Charge）和涓流充电（Trickle Charge），快速充电的充电速率一般为1C，涓流充电的充电速率一般为0.01C~0.05C。
充电的方式分为分级恒流方式和脉动方式。
分级恒流方式是目前主要采用的方式，它在充电的不同阶段采用不同的大小的恒定充电电流，脉动方式的充电电流的大小是恒定的，通过一个PWM信号控制充电电路的通断，通过调整占空比使充电曲线尽可能地模拟最佳充电曲线。
充电电池是否充满有多种方法，本系统采用的是检验电压变化率的方法：充电过程中电池上的电压会越来越高，但是增长到一定时，电压便不再变化。
当ΔV/Δt到一定值时,我们认为电池已经充满,必须停止充电,否则会过充而损坏电池。
（某些类型的电池，当电池充满后继续充电将导致电压的下降，不适用此法）当然也可以采用检测电池温度变化率，检测充电电池电压，检测充电电流等方法。
镍氢电池无记忆效应的快速充电技术及设计
镍氢电池无记忆效应的快速充电技术及设计Fast Chargeable Technology and Design of Ni-MH Batterywith No Memory Effect史晓东 彭亦功 陆中成（华东理工大学，上海 200237）摘 要：镍氢电池作为电池家族中的重要一员，起着不可替代的作用。
但是，由于镍氢电池充电时间长，且有记忆效应，因而制约了镍氢电池的进一步发展。
本文致力于研究一种新型的大电流充电方式即正负脉冲充电方式的、无记忆镍氢电池，以消除镍氢电池由于快速充电而产生的电池极化问题和记忆效应，延长镍电池的使用寿命，提高镍电池的使用效率。
关键词：镍氢电池 正负脉冲充电 记忆效应 LTC4011Abstract: Ni-Hi Battery plays a un-substitute role as an important member. But its long re-chargeable time and memory effect restrict its further development. The paper tries to develop a kind of new chargeable way with larger current that is Ni-Hi Battery with no memory effect and positive/negative chargeable way to eliminate memory effect and battery polarization’s issues resulted by the fast chargeable way, prolong its use life and improve its use efficiency.Key word: Ni-Hi Battery Positive/Negative Memory effect LTC40110 引言镍氢电池是20世纪70年代初由美国的M.Klein和J.F.Stockel等首先研制成功的1。
镍氢电池快速充电方法研究
电池中研究较为成熟的是铅酸电池，其特性可
Байду номын сангаас
以为研究其它电池所借鉴。铅酸电池的可接受 电流曲线为一指数函数：
可接受电流曲线如图所示。
超过这条线的充电电流，不仅不能提高充电速率， 反而会增加电池的析气反应。文献中提出一种矩形 充电法。矩形充电法求得在曲线之下使充电量最大 的给定电流值：
如果己知初始可接受电流I0，开始以0.368I0充电至 析气，可接受电流变为I1，然后以0.368I1重复上述 充电过程，可以使电池产生的气体少、温升小。但 是，矩形法始终将电流限制在可接受电流曲线以下 的较低值，充电速度逐步变慢不能满足快速充电的 要求，因此要寻求方法打破电流曲线的限制。美国 科学家提出了著名的铅酸电池马斯三定律： (1)铅酸电池在采用任一放电电流后，其衰减率常 数和放电放掉容量的平根成反比。 (2)对于任何给定的放电深度，电池的衰减率常数 和放电电流的对数成正比。 (3)电池经过几次放电后，其可接受电流是各次放 电情况下可接受电流之和。
快速充电过程的设计，根据不同电池的特性各
有侧重点，镍氢电池主要针对其发热的特性设 计。镍氢电池发热的来源有：电化学反应，内 阻，储氢合金吸氢放热。 镍氢电池的典型恒流充电曲线如图所示。
充电过程分为三个阶段： (1)活性物质完全转化阶段，这一阶段产生热量非 常少，可以在此阶段用大电流进行快速充电而不会 产生较多热量； (2)活性物质转化+产生氧气阶段，占总充电时间的 75％左右，此时电池极化开始加剧，用于转化活性 物质的电流减少，用于产生氧气的电流增多，电压 上升很快。这一阶段产生了较多热量，来源主要是 氧气的产生和复合，这一阶段的时间要尽量缩短； (3)过充电阶段，此阶段全部为氧气的产生和复合， 产生热量最多，在充电中要尽量避免达到此阶段。 镍氢电池发热的不良影响主要表现在对正极板的氧 化、降低负极板储氢能力、加速隔板的降解和氧化 等方面，同时过热时产生的氧气也会造成电池内压 过高出现安全问题。
镍氢电池充电程序思路
if( 0 == bat0_max_vol ) bat0_max_vol = bat0_vol ;
if(( bat0_max_vol - bat0_vol ) > BAT0_DeltaV_Fast_VHARGE ) //负压差出现
下面是远古原始版代码 大家多提意见 另 总的充电控制时间在主循环里
*/
/*******************************************************************************************************
** 函数名称: void NIMH_charger(char channel)
** 功能描述: 具体实施的镍氢电池充电函数
** 输入参数: char channel 电池通道
** 输出参数: 无
********************************************************************************************************/
if( 0==channel )
{
switch(Batt0_status)
{
case -1:{ //预处理 只进来一次 设定预冲电流 直接跳转预冲处理
SetPidCur(Bat0_Cur_Pre_CHARGE_H,Bat0_Cur_Pre_CHARGE_L); //设定预冲电流
6.7 TCO: 55°C
充电过程中如电池过热会损害电池的循环寿命和其他特性。为防止此类情况发生，当电池温度达到预设值后，快速充电停止并转向涓流充电
6.8 初始延迟时间: 10分钟.
镍氢电池充电器设计方案汇总（五款模拟电路设计原理图详解）
镍氢电池充电器设计方案汇总（五款模拟电路设计原理图详解）镍氢电池的特点单体镍氢电池的结构是密封圆柱形，标称电压为1.2V，它主要有以下特点：（1）容量大NiMH电池的“储能密度”，以5号（AA型）可充电电池为例，至少在1000mAh以上，好的能达到1400mAh，在同等体积和重量的条件下，其容量是镍镉电池的2～3倍，而比传统型镍镉电池要多出1倍多。
（2）无“记忆效应”“记忆效应”是指电池在使用过程中，由于没有完全放电就进行充电，造成电池负极板上产生不正常的氧化物导致，它对电池电压有抑制作用，表现为电池充电很足，但放电时，电压骤减，致使电池使用寿命缩短。
镍氢电池无“记忆效应”，但在使用过程中，有自放电现象。
正常使用情况下，其电量的流失量为每天1％～3％，充满电的镍氢电池，放置几星期后再使用，就必须重新充电。
由于镍氢电池无“记忆效应”，所以在开始为它充电前不需做放电处理，可以随用随充，在任一点充电。
（3）耐过充电、过放电能力强镍氢电池充电、放电比较随便，即使过充电也不会造成电池永久性损伤，电池放电到0V以后再充电，仍然能够恢复镍氢电池的容量。
（4）无污染由于镍氢电池含镉成分极微，甚至不含镉成分，不会污染环境，所以镍氢电池也叫环保电池或“绿色电池”。
现有很多国家都投巨资兴建镍氢电池生产线。
（5）资源丰富镍氢电池所用的储氢合金是从稀土中提炼出来的，而我国是稀土资源大国，约占全球总储存量的80％，所以我国发展镍氢电池具有得天独厚的优势。
（6）寿命长镍氢电池以1C电流充电、放电循环使用寿命超过500次，以0.2C 电流充、放电循环使用寿命超过1000次，从实际使用寿命看，以5号镍氢电池为例，采用1000mA电流充电，可累计重复使用1000h。
镍氢电池充电器设计方案（一）该电池盒由14节1.2V／1.8A·h镍氢电池组成，每7节为一组并联组成8.4V／3.6A·h电池。
每组电池经过电流、超温保护元件连接，并由热敏电阻与充电控制板组成一体，通过六芯插座与外部电源适配器连接，实现电池组的充电控制。
镍氢镍镉电池充电器电路
隨著筆記型電腦(Note Book Personal Computer；以下簡稱為NB-PC)與各種可攜式電子產品的普及化與高性能化，使得二次電池大容量化的需求日益高漲，相對的高性能快速充電器成為無法欠缺的關鍵性附屬配備，因此接著要介紹幾種有關鎳氫/鎳鎘電池充電器電路，分別是利用0.5～1C充電電流作1～2小時的快速充電電路，以及另一種是可作鋰離子電池充電之switching方式高效率CVCC充電電路。
快速充電電路【基本結構與功能】圖1是典型的鎳氫電池快速充電器電路方塊圖，由圖可知它是由輸出值為0.5～1C的定電流電路、檢測電路、檢測電路、Timer電路所構成。
(a)有關檢測電路圖2是鎳氫電池快速充電時的電池電壓特性，如圖所示當電池為滿充電狀態時鎳氫池電壓的下降比鎳鎘電池小，鎳氫電池電壓的下降大約是10mV左右，充電電流越低，電壓的下降幅度也越少，除此之外電壓的下降幅度，會隨著電池溫度改變不斷變化。
(b)有關檢測電路圖3是鎳氫電池快速充電時的電池溫度特性。
通常電池溫度達到時就被視為滿充電，為了要正確量測電池溫度，因此溫度感應器必需密貼於電池。
(c)有關保護電路檢測電路或是檢測電路未動作時，快速充電電路必需設置保護Timer、定電流電路、檢測電路、檢測電路的功能，避免充電電路發生過充電，如果充電異常時還可自動切斷(shut down)電源。
(d)有關溫度檢測電路對快速充電的二次電池而言，電池充電時的電池溫度管理非常的重要，一般認為最佳充電效率時的周圍溫度約為。
如果連續過充電時電池的溫度會升高，溫度檢測電路會偵測異常溫度並切斷電源。
值得一提的是快速充電時，必需在電池廠商提供的cut off溫度範圍內停止快速充電，(e)有關過電壓保護電路快速充電器除了Timer電路與溫度檢測電路之外，還需要監控電池的電壓，隨時檢測異常電壓。
雖然鎳氫電池的公稱電壓為1.2V，不過充電時電池的電壓可高達1.8V/ cell遠比公稱電壓還高，因此當電池呈現異常狀態時由於內部阻抗增加，電池的電壓會上升至2.0V，此時必需將它視為異常電池立即停止快速充電。
镍氢电池快速充电器方案
镍氢电池快速充电器方案镍氢电池快速充电器V1.1一、充电器的特点1、本充电器由一个充电器和一个低压直流电源组成，低压直流电源可以使用普通变压器、开关电源或汽车12V电源。
当使用开关电源时，也可以和充电器做在同一块PCB上从而使快速充电器的组成更加简洁。
2、适用于1到4节AA/AAA电流的充电。
3、安全可靠的防过充和防过热保护。
4、高速PWM技术、全贴片元件，从而成本更低、体积更小。
5、特有的补电模式，保护放电过度的电池。
6、四组完全独立的充电控制：智能选择合适充电电流，适应不同容量电池的充电。
可适应不同厂家的镍氢电池四组电池可以任意组合采用负电压斜率（-ΔV）检测过热检测和计时两种方式的防过充双重保护二、参数说明1、最大快充电流1.8A2、各种模式下充电电流充电方式充电电流涓流模式 60mA补电模式 450mA快充模式 450-1800mA3、支持1-4节电池的任意组合4、支持不同容量的电池任意组合快充5、支持电池在任意时间加入或离开充电队列。
6、理论充电时间种类型号容量(mAh) 理论时间Ni-MH AA 1300 43minNi-MH AA 1600 53minNi-MH AA 2100 70min 说明：(1)、对1600mAh以下容量的电池，如果只支持1C充电，则充电时间为60分钟左右，本充电器可以自动选择合适的充电电流。
(2)、充电时间还受电池的放电深度影响，如果电池放电程度过深，充电时间也会变长。
三、测试数据1、不同容量电池混合充电测试数据种类型号容量(mAh) 实际时间Ni-MH AA 1300 52minNi-MH AA 1600 55minNi-MH AA 2100 77min 说明：(1)、由于市场上购买的1300mAh电池只支持1C充电，充电器自动调整充电电流，因此充电时间在一小时左右。
2、容量电池（1600mAh、2100mAh）充电测试数据型号标称容量(mAh)快充时间(min)电池温度(℃)放电容量(mAh)充饱程度AA 1300 49 60 1108 85.23%AA 1800 71 60 1470 81.67%AA 2000 74 60 1616 80.8%说明：(1)、放电容量测试方法：以1.0A恒流放电，放电到电池端电压为1.0V 时停止放电所测量出的放电容量。
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镍氢电池快速充电器V1.1
一、充电器的特点
1、本充电器由一个充电器和一个低压直流电源组成，低压直流电源可以使
用普通变压器、开关电源或汽车12V电源。
当使用开关电源时，也可以和充电器做在同一块PCB上从而使快速充电器的组成更加简洁。
2、适用于1到4节AA/AAA电流的充电。
3、安全可靠的防过充和防过热保护。
4、高速PWM技术、全贴片元件，从而成本更低、体积更小。
5、特有的补电模式，保护放电过度的电池。
6、四组完全独立的充电控制：
智能选择合适充电电流，适应不同容量电池的充电。
可适应不同厂家的镍氢电池
四组电池可以任意组合
采用负电压斜率（-ΔV）检测
过热检测和计时两种方式的防过充双重保护
二、参数说明
1、最大快充电流1.8A
2、各种模式下充电电流
充电方式充电电流
涓流模式 60mA
补电模式 450mA
快充模式 450-1800mA
3、支持1-4节电池的任意组合
4、支持不同容量的电池任意组合快充
5、支持电池在任意时间加入或离开充电队列。
6、理论充电时间
种类型号容量(mAh) 理论时间
Ni-MH AA 1300 43min
Ni-MH AA 1600 53min
Ni-MH AA 2100 70min 说明：
(1)、对1600mAh以下容量的电池，如果只支持1C充电，则充电时间为60
分钟左右，本充电器可以自动选择合适的充电电流。
(2)、充电时间还受电池的放电深度影响，如果电池放电程度过深，充电时间
也会变长。
三、测试数据
1、不同容量电池混合充电测试数据
种类型号容量(mAh) 实际时间
Ni-MH AA 1300 52min
Ni-MH AA 1600 55min
Ni-MH AA 2100 77min 说明：
(1)、由于市场上购买的1300mAh电池只支持1C充电，充电器自动调整充电
电流，因此充电时间在一小时左右。
2、容量电池（1600mAh、2100mAh）充电测试数据
型号标称容量
(mAh)
快充时间
(min)
电池温度
(℃)
放电容量
(mAh)
充饱程度
AA 1300 49 60 1108 85.23%
AA 1800 71 60 1470 81.67%
AA 2000 74 60 1616 80.8%
说明：
(1)、放电容量测试方法：以1.0A恒流放电，放电到电池端电压为1.0V 时停止放电所测量出的放电容量。
(2)、上面的数据只是比较快充的效果，因此没有做快充后的涓流充电。
四、附录
a) 原理图
b) PCB零件布置。