【正文】 very big development. These two kinds of cells with similar characteristics, can design two kind of batteries are applicable charger. The design of the discussed NiMH battery characteristics, using AT89C2051 microcontroller as the core design of a rechargeable NiMH NiCd battery, with voltage negative increment ( V) fast charger control function. The fast charger hardware circuit is simple, low cost, but the control method is more advanced in the software part, its performance is not affected. Nickelhydrogen batteries and nickelcadmium batteries, variety, a square battery, small battery has a cylindrical and flat, also has a button battery. NiMH battery positive plate material is NiOOH, negative electrode materials for hydrogen storage alloy, usually 30% KOH aqueous solution of electrolyte, and the addition of a small amount of NiOH. Diaphragm using porous Vigny Lun nonwoven fabric or nylon etc.. NiMH battery has low discharge characteristic better, even in the 20 degrees Celsius temperature, the large current discharge, the release of electricity can reach more than 85% of nominal capacity. However, at high temperature, the battery capacity of this battery will fall 5%10%. The capacity loss due to self discharge and cause is reversible, return to maximum capacity through several chargedischarge cycle can. NiMH battery first entered the industrialization in China, virtue, use early NiMH battery is replaced nickelcadmium batteries in notebook puter and mobile phones, in addition to the electric tools, digital cameras, electric vehicle, mobile phone relay base uninterrupted mobile power supply, portable printers, mobile devices, digital products, medical equipment remote munication equipment, LCD TV, munication equipment, laser equipment, instrument and meter, electric toys and other fields are widely used. The birth of NiMH battery should be attributed to hydrogen storage alloys find. As early as in twentieth Century sixty at the end of 1990s, people found a new 鎳氫電池智能充電器的設(shè)計(jì) IV functional material of hydrogen storage alloy, hydrogen storage alloy can suck put large amounts of hydrogen at a certain temperature and pressure conditions, so it is called hydrogen sponge. Some hydrogen storage alloy can be in strong alkaline electrolyte solution, repeated charge and discharge and longterm stability, thus providing a new anode material for us, and based on this invented NiMH batteries. The main source of hydrogen storage alloy is rare earth, rare earth resources in China accounted for more than 70% of the world39。第三章分三個(gè)部分對(duì)本設(shè)計(jì)的硬件電路做了詳細(xì)分析，其中包括電路工作原理和每一部分參數(shù)的設(shè)置。 鎳氫電池是才生產(chǎn)了幾年的新電池，又稱為儲(chǔ)氫電池。鎳氫電池和鎘鎳電池具有相同的工作電壓（ ），因此這兩種電池在應(yīng)用中有著良好的互換性。通過對(duì)儲(chǔ)氫合金的組成、制備工藝、電極改性、電極成型工藝等的研究，鎳氫電池的性能不能得以提高。從美國(guó)政府對(duì)新一代汽車伙伴計(jì)劃（ PNGV）的建立和執(zhí)行情況來看，新一代汽車已經(jīng)成為跨國(guó)汽車公司和工業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容?？屏h(yuǎn)目前正與國(guó)內(nèi)奇瑞汽車、長(zhǎng)安汽車等合作，首條生產(chǎn)線的產(chǎn)品主要供應(yīng)奇瑞汽車。鋰電池還有課題需要繼續(xù)攻關(guān)，如安全性，因此商業(yè)化尚需時(shí)日。充電器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：限流限壓式充電器、恒流限壓式充電器、自適應(yīng)智能充電器。因鎳氫電池在電化學(xué)特性方面與鎳鎘電池也基本相同，所以鎳氫電池在使用時(shí)可完全替代鎳鎘電池，而不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行任何改造。“記憶效應(yīng)”是指電池在使用過程中，由于沒有完全放電結(jié)束就進(jìn)行充電，造成電池負(fù)極板上產(chǎn)生不正常的氧化物，它對(duì)電池電壓有抑制作用，表現(xiàn)為電池充電很足，但放電時(shí)，電壓驟減，致使電池使用壽命縮短。 （ 3）耐過充電?，F(xiàn)有很多國(guó)家都投巨資興建鎳氫電池生產(chǎn)線。鎳氫電池以 1C 電流充電、放電循環(huán)使用壽命超過 500 次，以 電流充、放電循環(huán)使用壽命超過 1000 次，從實(shí)際使用壽命看，以 5 號(hào)鎳氫電池為例，采用 1000mA 電流充電，可累計(jì)重復(fù)使用 1000h。 根據(jù)不同的電池類型及不同的放電條件，對(duì)電池的容量和壽命的要求也不同，因此規(guī)定的電池放電的終止電壓也不相同。 （ 5）過充電（ Over charge） 電池在充電時(shí)，達(dá)到充滿狀態(tài)后，若仍繼續(xù)充電，可能導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高、電池變形、漏液等情況發(fā)生，電池的性能也會(huì)顯著降低，甚至使電池?fù)p壞，這現(xiàn)象稱為過充電。 若是以一個(gè)月為單位來計(jì)算的話，鎳鎘電池自我放電約是 15%～ 30%、鎳氫電池自我放電約 25%～ 35%。 鎳氫電池的工作原理和電化學(xué)原理 鎳氫電池的工作原理 作為負(fù)極材料的儲(chǔ)氫合金是由 A 和 B 兩種金屬形成的合金，其中 A 金屬 (La、 Ti、Zr 等 )可以吸進(jìn)大量氫氣，形成穩(wěn)定的氫化物；而 B 金屬 (Ni、 Co、 Fe、 Mn 等 )不能形成穩(wěn)定的氫化物，但氫很容易在其 中移動(dòng)。目前在鎳氫電池中實(shí)際應(yīng)用的主要是稀土系 AB5 型合金。 (4) 隨著吸放氫循環(huán)產(chǎn) 生的劣化少。鎳氫電池的負(fù)極是高能儲(chǔ)氫合金，既是貯氫材料又是負(fù)極材料，負(fù)極活性物質(zhì)是氫氣。 鎳氫電池充電時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)為 : 第 7頁(yè) 共 50頁(yè) 正極 : OHN i OO HeOHOHNi 22)( ???? ? (21) 負(fù)極： ???? OHHeH 22 2/1 (22) 總反應(yīng) : 22 2/1)( HN iO OHOHNi ?? (23) 鎳氫電池放電時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)為 : 正極 : eOHOHNiOHN i OO H ???? ?22 )( (24) 負(fù)極 : eOHOHH ??? ? 222/1 (25) 總反應(yīng) : 22 )(2/1 OHNiHN iO OH ?? (26) 從化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出：充電時(shí)鎳氫電池的負(fù)極析出氫氣并儲(chǔ)存在 容器中，正極由氫氧化亞鎳變成氫氧化鎳 (NiOOH)和 H2O；放電時(shí)氫氣在負(fù)極上被消耗掉，正極由氫氧化鎳變成氫氧化亞鎳。鎳氫電池的反應(yīng)與鎳鎘電池相似，只是負(fù)極充放電過程中生成物不同。 圖 23 鎳氫電池在室溫下以不同速率放電時(shí)的特性曲線 鎳氫電池在不同儲(chǔ)存溫度下的保存電量特性曲線如圖 24 所示。在鎳氫電池壽命末期可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)阻升高或內(nèi)部短路現(xiàn)象。但是，考慮到在使用過程中充電、放電、溫度和其它因素可能出現(xiàn)異常情況，因此會(huì)出現(xiàn)鎳氫電池壽命縮短和性能衰減的現(xiàn)象。在高于 40℃的條件下給鎳氫電池充電效率將下降。 (3) 過充電。 (5) 涓流充電 (連續(xù)充電 )。鎳氫電池的放電應(yīng)在－ 10℃～ 45℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行，放電電流的大小將影響鎳氫電池的放電效率。由于過放電會(huì)損壞鎳氫電池的特性，所以在使用中應(yīng)避免鎳氫電池過放電，同時(shí)要避免鎳氫電池長(zhǎng)期與用電設(shè)備連接，在運(yùn)輸過程中不要將鎳氫電池放入用電設(shè) 備中一起運(yùn)輸。 從充電方式來分，有恒流充電和脈沖充電之分。由此可見，快充還是慢充是個(gè)相對(duì)的概念，和電池本身的容量有極大的關(guān)系。所以大電流并不可怕，關(guān)鍵是怎樣來解決發(fā)熱的問題。到了用較大電流快速充電的問題上，再使用恒流方式，便無法避免電池過熱的問題，因此恒流的方法就被摒棄，取而代之的是脈沖方式。這種充電方法的波形如圖 26所示，其中放電脈沖寬度一般要求是充電脈沖寬度的 2～ ，而充電時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)遠(yuǎn)大于放電時(shí)間長(zhǎng)度。但從時(shí)間就是金錢的角度來看，快速充電器節(jié)省下來的時(shí)間所帶來的效益，遠(yuǎn)比損傷電池壽命 10%左右的損失大得多。 （ 1）預(yù)充電：剛開始充電時(shí)以小電流充電，使電池滿足一定的充電條件，然后轉(zhuǎn)入快速充電。 采用快速充電法時(shí)，充電電流為常規(guī)充電電流的幾十倍。 （ 1）定時(shí)控制：采用 ，電池 1小時(shí)可以充滿，采用 時(shí) ， 30min可以充滿，因此，根據(jù)電池容量和充電電流，很容易確定所需的充電時(shí)間。本來從電池的充電過程來看，這可能被認(rèn)為是最準(zhǔn)確的充電方式，但實(shí)際上，因?yàn)槊總€(gè)電池的特性不盡相同，可能這個(gè)電壓高些，那個(gè)低些，而通常充電器設(shè)置的是一個(gè)固定的電壓，這個(gè)電壓值只是一般認(rèn)為應(yīng)該充滿或接近充滿的數(shù)值，所以使用這種限壓判斷方式的充電器，有些電池可能還沒有充滿就停了，而有些可能充滿時(shí)也達(dá)不到這個(gè)電壓，這時(shí)充電器就不會(huì)做出判斷而任由其繼續(xù)充電了。當(dāng)充電器檢測(cè)到預(yù)設(shè)的精度大小的負(fù)電壓差后，判斷電路會(huì)認(rèn)為充滿而發(fā)出信號(hào)觸發(fā)充電器的控制電路，停止充電或轉(zhuǎn)入涓流充電。為此目前大多數(shù)鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏 Δ V檢測(cè)，當(dāng)電池電壓略有降低時(shí)，立即停止快速充電。 ② 溫度變化率（Δ T/Δ t）控制：鎳氫鎳鎘電池在充滿電后，電池溫度迅速上升，而且上升速率Δ T/Δ t基本相同，當(dāng)電池溫度每分鐘上升 1℃時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即停止快速充電。其主要組成部分如圖 31所示。 充放電電路 電池 恒壓源 電壓變換 模擬開關(guān) 恒流源 電容 單 片 機(jī) 比較器 鎳氫電池智能充電器的設(shè)計(jì) 第 16頁(yè) 共 50頁(yè) 圖 32 AT89C2051 引腳圖 AT89C2051 單片機(jī)的基本特點(diǎn)如下： AT89C2051 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，內(nèi) 含2k 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） ，其 擦寫周期約 1000 次。掉電方式下保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 P1 口： P1 口是一組 8 位雙向 I/0 口， ～ 提供內(nèi)部上拉電阻，由于 和 是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端（ AI