電池測試系統(tǒng)電壓測量技術(shù)應(yīng)用及校準(zhǔn)方法探討

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，蓄電池技術(shù)的發(fā)展也極為迅速，而且很多行業(yè)都應(yīng)用到蓄電池，串聯(lián)蓄電池也得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其是將多個(gè)電池串聯(lián)在一起來達(dá)到電壓的要求，同時(shí)也能夠提升電池的使用時(shí)間，當(dāng)然，在這個(gè)過程中也可能出現(xiàn)電池電壓過高或偏低的現(xiàn)象，這就需要在使用前對(duì)電池的電壓進(jìn)行測量，確保電池電壓能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。而行業(yè)內(nèi)普遍采用的電池測試系統(tǒng)正是監(jiān)測電池電壓的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定與否的重要工具，如何從源頭保證電池電壓的準(zhǔn)確度就顯得極其重要了，文章將主要以此為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電池電壓；電池測試系統(tǒng)；電池電壓校準(zhǔn)方法

1 電池測試系統(tǒng)電壓測量技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)

現(xiàn)今精密電池測試系統(tǒng)電壓測量技術(shù)的特點(diǎn)主要有以下幾方面[1]。（1）該系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，可以根據(jù)運(yùn)行的環(huán)境溫度，并對(duì)主回路導(dǎo)線的電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，確保主回路導(dǎo)線電阻的適應(yīng)性。（2）電池測試系統(tǒng)無噪音開關(guān)，而且，開關(guān)次數(shù)也不會(huì)受到限制，不僅具有較高的穩(wěn)定性，其重量和體積也較小，并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成任何影響。（3）具有較強(qiáng)的抗干擾性能，進(jìn)一步保證電池運(yùn)行的可靠性和安全性。（4）電池測試系統(tǒng)電壓測量技術(shù)，能夠結(jié)合電池的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)其運(yùn)行性能進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)性能缺陷，并采取有效的處理措施，確保電池在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

2 電池測試系統(tǒng)電壓測量技術(shù)分析

2.1 差模測量與共模測量

差模測量與共模測量是電池測試系統(tǒng)電壓測量的主要方法，應(yīng)用范圍極為廣泛[2]。如果從測量精確度來對(duì)兩種測量方法進(jìn)行分析的話，共模測量主要以相對(duì)參考點(diǎn)為主，利用精度電阻等比例衰減的方式對(duì)各個(gè)電壓點(diǎn)進(jìn)行測量，然后再將各個(gè)測量值依次相減來得出各節(jié)電池的電壓值。從測量方式來看，該方法操作簡單，但是，測量精度卻不高，大多將其應(yīng)用到對(duì)測量經(jīng)濟(jì)要求不高的測量工作中，或是串聯(lián)電池較少的情況下，這樣才不會(huì)對(duì)電池各節(jié)點(diǎn)電壓測量的準(zhǔn)確性造成影響。而差模測量方式，主要是應(yīng)用繼電器設(shè)備來選用單節(jié)電池，并對(duì)其進(jìn)行直接的測量，這樣就能保證每次測量都是單獨(dú)對(duì)一個(gè)電池進(jìn)行直接測量，測量精度非常高，更適合用到串聯(lián)數(shù)量較多的電池測量中，從而有效的提升電池測試的工作效率。

2.2 浮動(dòng)地技術(shù)測量

在對(duì)電池進(jìn)行測試測量的過程中，大多都為電池組，而在這些串聯(lián)的電池組中有的電壓已經(jīng)達(dá)到幾十伏，還有更高的已經(jīng)超過百伏，已經(jīng)超出了電池測試系統(tǒng)電壓測量的模擬開關(guān)正常工作電壓，因此，對(duì)這類高伏電壓電池組進(jìn)行測量的過程中，必須采取有效的電壓測量方法，這樣才能確保電池組電壓測量的準(zhǔn)確性和有效性[3]。浮動(dòng)地技術(shù)是電池測試系統(tǒng)電壓測量方法之一，針對(duì)高伏電壓的電池組測量有著很高的效率。浮動(dòng)地技術(shù)測量可以對(duì)當(dāng)前測量電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并自動(dòng)判斷當(dāng)前測量電位是否能夠達(dá)到電池的測量要求，如果符合要求的話，將會(huì)起到A/D對(duì)其進(jìn)行測量，當(dāng)然，如果在這個(gè)過程中電位與實(shí)際電池電壓測量要求不符，過高或過低的話，將會(huì)通過系統(tǒng)控制器再經(jīng)過D/A對(duì)地點(diǎn)位行浮動(dòng)進(jìn)行控制，從而有效的提升電池測量的有效性。另外，在使用浮動(dòng)地技術(shù)對(duì)電池組進(jìn)行測量的過程中需要注意的是，要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際的情況來取測量值，雖然浮動(dòng)地技術(shù)測量方法具有很高的測量精度，但是，在正常使用的過程中，電位也經(jīng)常會(huì)受到現(xiàn)場其他因素的干擾而影響到電池組的測量效果，影響到測量精度，因此，在這種情況下，必須找出影響測量精度的原因，并及時(shí)處理，提高電池測試系統(tǒng)電壓測量方法實(shí)施的有效性和準(zhǔn)確性，提高測量精度。

2.3 直接采樣法

直接采樣法是電池測試系統(tǒng)電壓測量的重要方法之一，主要是運(yùn)用線性運(yùn)算放大器來組成相應(yīng)的線性采樣電路，再經(jīng)過測試系統(tǒng)的模擬開關(guān)來選通采樣的通道，再利用嵌入式微處理器的運(yùn)用，將電壓跟隨器送入到微處理器中[4-5]。當(dāng)然，電池測試系統(tǒng)電壓測量使用的微處理器片內(nèi)必須集成ADC技術(shù)，這樣在采樣的過程中，就無需外加采用保持電路，不僅節(jié)省了大量的資源，而且提高了測量的準(zhǔn)確性、可靠性也有著一定的保障。另外，在采用直接采樣法對(duì)電池組進(jìn)行測量的過程中，可以根據(jù)電池組總電壓大小的情況，來選擇合理的方法倍數(shù)，而且，在這個(gè)過程中也無需改變地電位或電阻分壓網(wǎng)絡(luò)等，這樣就可以隨意對(duì)任何串聯(lián)電池組中的一個(gè)電池電壓進(jìn)行測量，具有較高精確性。

3 電池測試系統(tǒng)校準(zhǔn)方法探討

根據(jù)電池測試系統(tǒng)電壓測量的特點(diǎn)，我們主要采用的方法有標(biāo)準(zhǔn)電源電壓法、標(biāo)準(zhǔn)電壓表法。具體到實(shí)際操作的時(shí)候，可分為如下幾種方式：

第一種采用精密穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓源，大多數(shù)電池測試系統(tǒng)有直接測量的功能，此時(shí)采用一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)源可以直接輸出得到對(duì)應(yīng)的示值，從而得到電池測試系統(tǒng)的電壓測量誤差。

但現(xiàn)在市面上還有很大一部分測試系統(tǒng)沒有直接測量功能，或者需要精確的對(duì)應(yīng)充電電壓和放電電壓采樣時(shí)，則第一種方法局限性就出來了，根據(jù)作者多年的經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)電壓源的帶載能力一般都很難達(dá)到電池測試系統(tǒng)的要求，而且很容易損壞昂貴的標(biāo)準(zhǔn)源，而一般的符合帶載能力的電壓源的精確度又達(dá)不到電池測試系統(tǒng)充放電電壓的要求，此時(shí)就可以采用電壓源和標(biāo)準(zhǔn)電壓表的組合來校準(zhǔn)電池測試系統(tǒng)的充放電電壓。標(biāo)準(zhǔn)電壓表監(jiān)控電源的電壓和電池測試系統(tǒng)的充放電電壓示值比較得出誤差值，但注意采取該方法校準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表的采樣端要盡量和電池測試系統(tǒng)的電壓采樣端靠近，以消除導(dǎo)線誤差。

由于電池充電的性能特點(diǎn)，客戶常常采用恒流充電的方式，此時(shí)由于回路必須通過電流，采用的電源往往會(huì)要求了較大容量，這樣電源體積會(huì)比較大，而客戶一般都會(huì)要求我們到現(xiàn)場計(jì)量，這樣就造成了很大的不便。為了解決這種問題，我們就采用了標(biāo)準(zhǔn)電阻采樣法，電池測試系統(tǒng)電流端通過串聯(lián)一個(gè)合適的采樣電阻，然后用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓表（我們用的是六位半萬用表34410或8846）測量采樣兩端電壓，但注意電壓采樣端要位于電流采樣兩端的內(nèi)側(cè)，這樣可以達(dá)到很高的測量精度，但是要注意電池測試系統(tǒng)采取兩端采樣法時(shí)要考慮規(guī)避線阻的影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，電池測試系統(tǒng)測量方法的不同會(huì)影響到測量電池電壓的精度，不同測量方法在一定的應(yīng)用環(huán)境下都有著一定的優(yōu)勢，但是相對(duì)的也會(huì)存在一些缺陷。文章通過對(duì)差模測量與共模測量、浮動(dòng)地技術(shù)測量、直接采樣法、V/F測量方法等常用的電池測試系統(tǒng)測量技術(shù)的介紹，以及結(jié)合作者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電池測試系統(tǒng)的電壓校準(zhǔn)方法及技巧進(jìn)行了具體的分析和探討，希望文章的探討能對(duì)廣大的電池電壓計(jì)量工作者提供一點(diǎn)幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]張麗霞，李和明，顏湘武，等.切比雪夫?yàn)V波器在動(dòng)力蓄電池組檢測中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2008（3）.

[2]李運(yùn)姣，任苗苗，韓強(qiáng)，等.熱處理過程中鋰離子電池正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的結(jié)構(gòu)變化及電化學(xué)性能[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2014（7）.

[3]黃妙華，嚴(yán)永剛，朱立明.改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磷酸鐵鋰電池SOC估算[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（信息與管理工程版），2014（6）.

[4]丁伏林.可充電電池綜合檢測儀的校準(zhǔn)方法[A].江蘇省計(jì)量測試學(xué)術(shù)論文集（2011）[C].2011（9）.

[5]王斌.地磁導(dǎo)航綜合檢測儀的實(shí)現(xiàn)及其精確校準(zhǔn)技術(shù)的研究[D].杭州電子科技大學(xué)，2011（4）.

作者簡介：譚志松，身份證號(hào)：431028198503052018。