充電法則與電量估測

充電方式的不同將會影響到電池的壽命，若依照電池廠商所提供的使用手冊，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充電時間都過于冗長。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電池充電。

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

電池電量估測目的是在于偵測電池內(nèi)部剩余電量多少，能夠隨時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間。電量估測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)生過度充電與過度放電的情形。

文中使用的方法為內(nèi)阻偵測法，電池的內(nèi)阻包含了兩種意思，其中一種指純歐姆電阻，另一種是由電化學反應中電極極化所產(chǎn)生的，如圖7所示。電池內(nèi)阻可分為金屬類電阻（RMetallic）與化學材料類電阻（RElectrochemical）；而在金屬類中又可分極板（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）；而化學材料類包含了糊狀材料（RPaste）、電解液（RElectrolyte）、隔離板（RSeparator）。電池的電解液濃度的變化將會影響電池內(nèi)阻值的變化，當在充電時內(nèi)阻將會隨電量而降低，但在放電狀態(tài)時，內(nèi)阻將會跟隨電量而有所增加。

電池內(nèi)電阻會依不同的輸出電流、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)電阻值本身會因上述的因數(shù)來自我修正參數(shù)。因此，內(nèi)阻量測法就是藉由量測電池在充放、電過程中內(nèi)阻的變化，來進行預估電池的殘余電量。

但是電池內(nèi)電阻的變化相當微小，通常為毫歐姆，所以量測內(nèi)阻的儀器與設備，其準確度及精密度都要相當高，且需要無干擾的平臺下將可量測出較精準的數(shù)據(jù)。
 
LabVIEW（Laboratory Virtual Instru-mentation Engineering Workbench）通常被用來進行資料采集、儀器控制和工業(yè)自動化，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)也提供類比與數(shù)位的轉(zhuǎn)換功能，但必須透過資料擷取介面卡，取得類比訊號之后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)位訊號，讓一般電腦能夠判讀所擷取的數(shù)位訊號。同樣的，也可以藉由介面的訊號轉(zhuǎn)換功能，把電腦的指令由數(shù)位訊號轉(zhuǎn)為類比訊號，來驅(qū)動被控制的物件，以達到訊號擷取與自動控制的目的]。

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個類比輸入、32個數(shù)位I/O、2個類比輸出、2個計數(shù)器/計時器等多功能的DAQ（Data Acquisition）資料擷取卡，其可接受的類比訊號的范圍為10V~-10V。