充電法則與電量估測(cè)

充電方式的不同將會(huì)影響到電池的壽命，若依照電池廠商所提供的使用手冊(cè)，照其規(guī)定的充電法是最安全且最有效率的充電方法，但所提供的方式花費(fèi)充電時(shí)間都過(guò)于冗長(zhǎng)。所以能夠快速充電又不影響其特性的充電法陸續(xù)被提出，本文將使用多階段充電法對(duì)電池充電。

多階段脈沖充電法是利用不同的定電流對(duì)電池進(jìn)行充電。當(dāng)電池充電到所設(shè)定的電壓之后，隨即降低電流大小再持續(xù)對(duì)電池進(jìn)行充電，直到再度充到所設(shè)定的電壓再降低電流。此方法的優(yōu)點(diǎn)為具有快速充電功能與避免電池過(guò)度充電以確保電池的使用壽命，并且能確實(shí)的將電量充至飽和狀態(tài)。

電池電量估測(cè)目的是在于偵測(cè)電池內(nèi)部剩余電量多少，能夠隨時(shí)清楚的掌握電池目前剩余多少電量，即可了解電池的剩余工作時(shí)間。電量估測(cè)不但可了解電池是否處于充飽狀態(tài)或是容量已接近末期，也能防止電池發(fā)生過(guò)度充電與過(guò)度放電的情形。

文中使用的方法為內(nèi)阻偵測(cè)法，電池的內(nèi)阻包含了兩種意思，其中一種指純歐姆電阻，另一種是由電化學(xué)反應(yīng)中電極極化所產(chǎn)生的，如圖7所示。電池內(nèi)阻可分為金屬類(lèi)電阻（RMetallic）與化學(xué)材料類(lèi)電阻（RElectrochemical）；而在金屬類(lèi)中又可分極板（RTerminal Post）、金屬帶（RStrap）、極板網(wǎng)柵（RGrid）、極板網(wǎng)柵到糊狀材料（RGrid to Paste）；而化學(xué)材料類(lèi)包含了糊狀材料（RPaste）、電解液（RElectrolyte）、隔離板（RSeparator）。電池的電解液濃度的變化將會(huì)影響電池內(nèi)阻值的變化，當(dāng)在充電時(shí)內(nèi)阻將會(huì)隨電量而降低，但在放電狀態(tài)時(shí)，內(nèi)阻將會(huì)跟隨電量而有所增加。

電池內(nèi)電阻會(huì)依不同的輸出電流、電池使用次數(shù)、溫度及老化狀況而有不同的數(shù)據(jù)，所以可以將電池的內(nèi)電阻當(dāng)做為電池可輸出的容量代表，因電池內(nèi)部的內(nèi)電阻值本身會(huì)因上述的因數(shù)來(lái)自我修正參數(shù)。因此，內(nèi)阻量測(cè)法就是藉由量測(cè)電池在充放、電過(guò)程中內(nèi)阻的變化，來(lái)進(jìn)行預(yù)估電池的殘余電量。

但是電池內(nèi)電阻的變化相當(dāng)微小，通常為毫歐姆，所以量測(cè)內(nèi)阻的儀器與設(shè)備，其準(zhǔn)確度及精密度都要相當(dāng)高，且需要無(wú)干擾的平臺(tái)下將可量測(cè)出較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。
 
LabVIEW（Laboratory Virtual Instru-mentation Engineering Workbench）通常被用來(lái)進(jìn)行資料采集、儀器控制和工業(yè)自動(dòng)化，它是使用圖像物件函數(shù)的方式編輯程式，取代傳統(tǒng)以文字編輯的方式，使得使用者更容易了解程式結(jié)構(gòu)的涵義。另外LabVIEW系統(tǒng)也提供類(lèi)比與數(shù)位的轉(zhuǎn)換功能，但必須透過(guò)資料擷取介面卡，取得類(lèi)比訊號(hào)之后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)位訊號(hào)，讓一般電腦能夠判讀所擷取的數(shù)位訊號(hào)。同樣的，也可以藉由介面的訊號(hào)轉(zhuǎn)換功能，把電腦的指令由數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)為類(lèi)比訊號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)被控制的物件，以達(dá)到訊號(hào)擷取與自動(dòng)控制的目的]。

本系統(tǒng)所采用的資料擷取介面卡為NI-Pad 6016，具有200 kS/s取樣率、16個(gè)類(lèi)比輸入、32個(gè)數(shù)位I/O、2個(gè)類(lèi)比輸出、2個(gè)計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器等多功能的DAQ（Data Acquisition）資料擷取卡，其可接受的類(lèi)比訊號(hào)的范圍為10V~-10V。