摘  要：介绍了利用ST公司的8位微控制器（MCU）ST6210来控制充电器的硬件电路和软件流程。该方法通过把拐点法和［－ΔV］的检测、温度监控和计时器的切断等三种补充的充电终止方法相结合，可以达到安全充电和增加电池使用寿命的目的。  
    关键词：NiMH；NiCd；［－ΔV］方法；STMCU；ST6210  

1前言
    在快速充电时，不合适的充电终止法可能会导致电池寿命的减少。目前，对环境有益的NiMH电池将逐步替代NiCd电池，因此需要有NiMH／NiCd兼容的电池充电器。在这种情况下，适用于NiCd电池的常见充电监控方法（负的电压差［－ΔV］）已不再适合NiMH电池。
　　文中所述的充电终止法基于探测电池电压曲线的拐点，对这种拐点的探测不仅可使“NiCd－NiMH兼容”，而且还延长了NiCd电池的使用寿命，尽管这时的电池已经历了快速充电过程。这种性能的充电器完全可以由费用低廉的8位微控制器（MCU）—ST公司的ST6210来控制。ST6210可通过把三种补充的充电终止方法（［－ΔV］的检测、温度监控和计时器的切断）相结合的方法来达到安全充电的目的。
2充电终止方法
    本质上，NiCd电池和NiMH电池均应由一恒流源充电，微控制器一旦检测到电池的容量，电路就关断电流停止充电，图1给出了作为电流源的功率变 换器的示意图。该变换器可用于两种不同的充电终止方法中。  

2．1［－ΔV］方法
　　当NiCd电池充满电时，其电压会稍许降低（见图2）。通过这种负电压差的方法可在电压对时间的斜率变成负值时停止充电。对于NiCd电池的快速充电来说，当充电到它的满容量时，这种充电停止技术的效果最佳的。
　　事实上，用［－ΔV］方法对NiCd电池充电时可能稍微会有过充电现象，久而久之会减少电池的使用寿命。因为在过充电时，对电池充电大部分电流不是直接转换为有效的电池电荷，而是转换为热量。
　　当对NiMH充电时，［－ΔV］方法已不再适用，因为NiMH电池的充电反应是持续放热（释放热量），这样在电池充电时，NiMH电池的温度会变得过高。  
2．2拐点方法
　　对于NiMH电池，适用的充电终止方法是由检测电压曲线的拐点来终止充电，这样可避免电池的过热，从而增加电池的使用寿命。
　　由于用ST6210 MCU检测电压曲线的拐点时需要求出电压曲线对时间的一次导数并检测其顶点值，因此有必要对拐点法的原理作以介绍。
3拐点法原理
<--→标题EN(开始)-->    ST6210微控制器的模数变换器（ADC）每4秒测量一次电池电压和温度。如果温度在预定的数值 （例如40℃）之上，那么就终止快速充电。

　　实际上，要连续多次测量电池电压来计算出一个平均测量值以减少由于高频干扰而造成的测量误差。进而对当前测量值和先前测量值求出一个滚动平均值，同时去除由于电化学电池电压的变化而造成的低频干扰。通过计算当前的电压值和先前的几次测量数据之间的差值，并使用所得出的这个平均电压数据来获得电压对时间的导数。由于电压是通过MCU的ADC测出的，因此电压对时间的一次导数的曲线是一个不连续的状态。而MCU可先对这个不连续导数做一种数字上的修匀，然后通过检测在平滑的导数曲线上所遇到的第一个最高峰值来辨认这个拐点，一旦探测到这个峰值，充电器终止快速充电。
4充电电路和软件流程
    图2所示是一个12V直流输入电压供电的22W／100kHz的电池充电器，电路的直流输入电压可以由汽车电池来提供或由50／60Hz变压器的整流电压来提供。这种DC／DC电池充电器由PWM控制器芯片UC3845来控制，其快速充电电流是2．2A。图3是该电池充电器完整的充电控制程序的简化流程图。整个系统在每个新的输入源电压连接之后都可复位。
5测试结果
    用拐点法对1．4Ah的NiCd电池充电，充电电流是2．2A，总时间41min，温度增加5℃；用拐点法对2．2Ah的NiMH电池充电，充电电流是2．2A，总时间 57min，温度增加7．5℃。

　　而在相同情况下，用［－ΔV］方法充电时，可得到不同的结果，两种不同的结果列于表1。
6结论
    使用检测电池电压拐点的方法来终止充电可以避免电池的过热，该充电技术大大改善了电池的使用寿命，此外，这种廉价的微控制器通过把三种另外补充的终止方法：［－ΔV］检测和电池温度监控以及计时器切断结合起来，还可以安全充电。