电池剩余容量等级分级策略的介绍

    1，Ni-Cd 电池特性及充电脉冲特性曲线可分成 3 段，第一段充电开始瞬间，电压急剧上
升；第二段，电压以较小的比率上升，近乎保持不变；第三段，电池接近满充，电压再次
以较大的比率上升，当电池电压达到峰值后，电池电压会回落。随着充电的进行，电池的温
度变化很小，当电池充电接近第二阶段的末段时，温度随着电压的上升急剧增加，有可能
在

1min 之内上升到 60

℃，此时必须立即停止大电流充电，否则电池将物理损坏。此后应采

用涓流恒压充电维持电池容量，当恒压充电电流降到

50mA 以下时认为充电过程结束。

　　

1.2 快速/超快速充电脉冲 Ni-Cd 电池在大电流充电过程中会释放出气体从而产生压力，

如果长时间大电流充电会使充电储能过程无法充分进行，而且会导致温度急剧升高损坏电
池，针对军用无人机机载电子系统

24V-1.2V/Cell-1200mAh，Ni-Cd 电池组。为适应快速超

快速充电需要，又避免由于连续大电流充电造成的电池温升，确定采用充

-停-放-停-充的循

环脉冲充电方法，充电频率为

1Hz.

　　

2，电池剩余容量分级与满充判据

　　

2.1Ni-Cd 电池剩余容量分级策略精确预判电池剩余容量是很困难的，但是对快速充电

应用而言并不需要知道电池的精确剩余容量。根据

Ni-Cd 曲线特性分析，只要能够将电池根

据剩余容量划分等级状态就可实施快速超快速充电。传统的方法是通过电池的开路电压进行
判断，但在电池使用过程中发现，很多情况下电池的开路电压很高，但在放电时该电压会
急剧下降，因此如果根据开路电压做出电池容量状态等级的判断，就会导致误判。为此采用
大电流放电时端电压来判断电池剩余容量状态等级。
　　

1）测试被充电池开路电压 UO，若 UO<1.0V/cell，则以 0.1C 小电流充电 5min，若电

压

UCO<1.25V，则可判断电池物理损坏或者过充，若电压 UCO>1.25V 则电池是由于自放

电，误使用等导致的电压过低，可通过涓流充电修复后再快充。
　　

2）若 UO>1.0V/cell，则以 1C 电流放电 1min，测量放电电压 UDO，若 UDO≥U1（U1

为上门限电压，可通过实验确定）则可判断电池剩余容量

≥80，处于满充状态，如果采用大

电流快速充电，则电池会因过充导致温度急剧增加而损伤电池，此时只需使用

C/20 或 C/40

的涓流充电以维持电池容量。
　　

3）若 UDO≤U2（U2 为下门限电压，可通过实验确定），则可判断电池剩余容量

≤10，处于过放电状态，如果直接采用大电流快速充电会导致电池永久性损坏，此时必须先
采用

0.1C 小电流将电池充电至 UDO>1.25V/Cell，再开始大电流快速充电。

　　

4）若 U2≤UDO≤U1，则可判断电池剩余容量在 10~80 之间，处于半满状态，如果直接

采用大电流快速充电会导致效率容量降低，为提高电池循环使用寿命，此时必须先采用

1C

电流将电池放电至

<1.0V/cell，再开始大电流快速充电。

　　

2.2Ni-Cd 电池快速超快速充电满充判据有两种判断电池是否满充的条件

　　

1）基于电池温度特性的判断方法，通过测量电池充电过程中的最大温度 Tmax（对

Ni-Cd 电池 Tmax<40

℃），最大温差（ΔTmax）和温度时间比率（dT/dt）均能给出电池满

充的判断；
　 　

2 ） 基 于 电 池 充 电 电 压 特 性 的 判 断 方 法 ， 充 电 电 压 特 性 曲 线 最 大 拐 点 电 压 比 率

（

dU/dt）max 和电压回落（ΔU）。基于温度特性的判断方法易受环境温度的影响，基于电

压特性的电压比率法可能引起过充而损坏电池，电压回落法计算过程复杂。
　　通过对电池充电特性曲线分析可以发现，如果从特性曲线的第二段（

UCO>1.4V/cell）

开始，对同样的电压增长

ΔU，耗时有个增加-减小-增加的过程，这样在快充过程中能够通

过检测该时间变化趋势来判断电池是否满充。
　　

3，镍镉电池智能检测与充电装置