充电法则与电量估测

充电方式的不同将会影响到电池的寿命，若依照电池厂商所提供的使用手册，照其规定的充电法是最安全且最有效率的充电方法，但所提供的方式花费充电时间都过于冗长。所以能够快速充电又不影响其特性的充电法陆续被提出，本文将使用多阶段充电法对电池充电。

多阶段脉冲充电法是利用不同的定电流对电池进行充电。当电池充电到所设定的电压之后，随即降低电流大小再持续对电池进行充电，直到再度充到所设定的电压再降低电流。此方法的优点为具有快速充电功能与避免电池过度充电以确保电池的使用寿命，并且能确实的将电量充至饱和状态。

电池电量估测目的是在于侦测电池内部剩余电量多少，能够随时清楚的掌握电池目前剩余多少电量，即可了解电池的剩余工作时间。电量估测不但可了解电池是否处于充饱状态或是容量已接近末期，也能防止电池发生过度充电与过度放电的情形。

文中使用的方法为内阻侦测法，电池的内阻包含了两种意思，其中一种指纯欧姆电阻，另一种是由电化学反应中电极极化所产生的，如图7所示。电池内阻可分为金属类电阻（RMetallic）与化学材料类电阻（RElectrochemical）；而在金属类中又可分极板（RTerminal Post）、金属带（RStrap）、极板网栅（RGrid）、极板网栅到糊状材料（RGrid to Paste）；而化学材料类包含了糊状材料（RPaste）、电解液（RElectrolyte）、隔离板（RSeparator）。电池的电解液浓度的变化将会影响电池内阻值的变化，当在充电时内阻将会随电量而降低，但在放电状态时，内阻将会跟随电量而有所增加。

电池内电阻会依不同的输出电流、电池使用次数、温度及老化状况而有不同的数据，所以可以将电池的内电阻当做为电池可输出的容量代表，因电池内部的内电阻值本身会因上述的因数来自我修正参数。因此，内阻量测法就是藉由量测电池在充放、电过程中内阻的变化，来进行预估电池的残余电量。

但是电池内电阻的变化相当微小，通常为毫欧姆，所以量测内阻的仪器与设备，其准确度及精密度都要相当高，且需要无干扰的平台下将可量测出较精准的数据。
 
LabVIEW（Laboratory Virtual Instru-mentation Engineering Workbench）通常被用来进行资料采集、仪器控制和工业自动化，它是使用图像物件函数的方式编辑程式，取代传统以文字编辑的方式，使得使用者更容易了解程式结构的涵义。另外LabVIEW系统也提供类比与数位的转换功能，但必须透过资料撷取介面卡，取得类比讯号之后将其转换成数位讯号，让一般电脑能够判读所撷取的数位讯号。同样的，也可以藉由介面的讯号转换功能，把电脑的指令由数位讯号转为类比讯号，来驱动被控制的物件，以达到讯号撷取与自动控制的目的]。

本系统所采用的资料撷取介面卡为NI-Pad 6016，具有200 kS/s取样率、16个类比输入、32个数位I/O、2个类比输出、2个计数器/计时器等多功能的DAQ（Data Acquisition）资料撷取卡，其可接受的类比讯号的范围为10V~-10V。