基于C8051F 的镍氢电池组管理系统设计和实现

石发强

（中国煤炭科工集团有限公司 重庆研究院，重庆 400037）

随着中国煤炭工业的发展和矿山装备技术的进步，我国对煤矿甲烷安全监控系统，运输监控系统，应急救援系统等使用的后备电源的设备要求越来越高，尤其是其安全特性。作为煤矿用后备电源的重要的组成之一[1]，镍氢电池无论在安全性上，还是可靠性，成本等方面，都具有较大优势。镍氢电池组是一个串联的组成系统[2]，其中任何单节电池损坏必将影响整个电池组，如何在保证镍氢电池安全性能的同时，发挥电池自身最大的能量效率，这是矿用镍氢电池管理系统研究和设计的方向。

1 镍氢电池充放电原理

镍氢电池（金属氢化物镍蓄电池）采用储氢合金，在充电的时候可以存储数大量的氢气形成金属氢化物，将电能转换为化学能；放电的时候又能将存储的氢气释放，将化学能转换为电能。其基本电化学反应为：Ni(OH)2+M⇔NiOH+MHab(式中：M为储氢合金，Hab为吸收的氢气)[3]。

在电池充电后期和充电结束时，还伴随发生下列反应：

基于以上3个电化学反应，镍氢电池的充放电表现如下特性：

1)充电电流取决于电池容量C。充电电流过大会使电池内部压力升高较快，电池自身的安全阀打开，电池漏液，引起安全问题。在设计中，充电电流宜取0.1C。

2)电池充电饱和后，极板上的物质已经全部中和，电池电压不再上升而是略有下降。此时，若继续大电流充电，将会大大影响电池的寿命，此时的电压称为充电终止电压，一般单节电池不超过1.5 V。……