電池充放電測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法分析

凌忠標(biāo) 關(guān)家華 何兆英

摘要：充電電池具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，其大規(guī)模應(yīng)用于各種電子設(shè)備與電工設(shè)備。如無(wú)法正確使用充電電池，或不能及時(shí)對(duì)其維護(hù)，必然減弱電池的性能，引起電池失效，甚至發(fā)生安全問(wèn)題。因此，有必要利用電池充放電測(cè)試儀及時(shí)檢測(cè)充電電池的充電性能，高度關(guān)注電池充放電測(cè)試儀的校準(zhǔn)工作。

關(guān)鍵詞：電池充放電測(cè)試;校準(zhǔn)方法;充放電

引言：

目前，國(guó)家正在努力推進(jìn)節(jié)能減排工作，亦為電動(dòng)工具行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了契機(jī)，隨之帶動(dòng)了以電動(dòng)設(shè)備為核心的電池行業(yè)的發(fā)展。電池充放電測(cè)試系統(tǒng)有效檢測(cè)了充放電功能、電池容量與電池充放電安全性，而準(zhǔn)確校準(zhǔn)電池充放電測(cè)試儀保證了電池使用的安全性。

一、電池充放電測(cè)試系統(tǒng)工作原理

目前不少充放電測(cè)試儀都可以實(shí)現(xiàn)恒流充電、恒壓充電、恒流放電、充放電循環(huán)等測(cè)試，同時(shí)利用多個(gè)通道對(duì)充放電完成測(cè)試。

1.恒流充電法

恒流充電法以科學(xué)方法調(diào)整充放電測(cè)試儀的輸出電壓，以對(duì)串聯(lián)蓄電池電阻有效改變，保持最初的充電電流強(qiáng)度。如此，在充電中影響了電池對(duì)充電電流的承受力，充電后期的電流形成了電解水的現(xiàn)象，這也是氣體的產(chǎn)生原因。

2.階段充電法

該方法是在恒電流結(jié)合恒電壓的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)充電。首先采取恒電流方法充電，達(dá)到預(yù)計(jì)的電壓數(shù)值，之后采取恒電壓方法完成余下的充電。

3.恒壓充電法

充電電源在充電時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變電壓值。對(duì)蓄電池終端電壓增加，則減小了電流。與恒流充電法對(duì)比，恒壓充電法的實(shí)施過(guò)程可繪制出理想的充電曲線。這種充電方法避免形成電解水，對(duì)蓄電池過(guò)沖問(wèn)題有效預(yù)防。但充電初期的電流容快速增大，威脅了蓄電池使用壽命，加重蓄電池極板的彎曲程度，易引起電池報(bào)廢。

二、電池充放電測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)前檢查

（一）外觀檢查

檢查采取目視與觸摸的方法，應(yīng)達(dá)到下列要求：

1）測(cè)試儀保持完好的外觀結(jié)構(gòu)，各種操作元件、按鍵可靠靈敏，外露件無(wú)其他損壞或脫落，各種附件完整。

2）測(cè)試儀面板機(jī)殼或銘牌上標(biāo)記了相關(guān)符號(hào)：儀器名稱、制造廠商、規(guī)格類型、出場(chǎng)號(hào)碼，以及指導(dǎo)其正確使用的信息，可避免發(fā)生錯(cuò)誤測(cè)量，提高了準(zhǔn)確度。

3）測(cè)試儀輸出側(cè)應(yīng)標(biāo)記了電壓、電流等，低端接地的測(cè)試儀也要有相關(guān)標(biāo)志。

（二）通電檢查

連接電源，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)預(yù)熱，檢查通電情況，需滿足下列要求：

1）測(cè)試儀供電電源根據(jù)要求設(shè)定電壓、頻率、電源保險(xiǎn)絲的熔斷電流等。按測(cè)試儀使用說(shuō)明通電預(yù)熱，查看電氣工作的功能。

2）對(duì)測(cè)試儀預(yù)熱后，從低量程到高量程逐一將信號(hào)輸入或輸出，以手動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程保證其正常運(yùn)行。科學(xué)設(shè)置數(shù)字鍵盤(pán)和各功能鍵，變換輸入或輸出信號(hào)，連續(xù)觀察讀數(shù)，避免發(fā)生疊字或不亮的問(wèn)題。

三、電池充放電測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)措施

（一）對(duì)充放電電壓校準(zhǔn)

一般利用各種組合方法檢測(cè)電池充放電測(cè)試儀，但其體積偏大，拆卸過(guò)程復(fù)雜。

1.標(biāo)準(zhǔn)電壓源法校準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)電壓源法通過(guò)電壓校準(zhǔn)測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)操作。在科學(xué)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電壓源法的過(guò)程中，令電池充放電測(cè)試儀維持正常的擱置狀態(tài)。明確量程后，根據(jù)校準(zhǔn)點(diǎn)完成調(diào)校。該方法對(duì)量程范圍內(nèi)的全部點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，且在調(diào)校中得到準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)電壓電源。另外，采取提高調(diào)校等級(jí)要求的方法，增強(qiáng)電壓源的準(zhǔn)確性。但該電壓源有較大的體積，增加了攜帶難度，需對(duì)調(diào)?，F(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求不斷提高。

2.標(biāo)準(zhǔn)電壓表法校準(zhǔn)

電池充放電測(cè)試儀提前設(shè)置，提高標(biāo)準(zhǔn)電壓表法的校準(zhǔn)質(zhì)量，對(duì)測(cè)試儀科學(xué)調(diào)整，采取恒壓充電模式，再借電阻模式對(duì)直流電子負(fù)載合理設(shè)置，對(duì)充電電壓校準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)，選擇等級(jí)偏高的數(shù)字電壓表，直流電子負(fù)載需對(duì)蓄電池串聯(lián)，從而校準(zhǔn)數(shù)值。該校準(zhǔn)方式較好應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)器件，但需注意電壓校準(zhǔn)值應(yīng)避免過(guò)度依賴蓄電池。

（二）充電電流的校準(zhǔn)

充放電測(cè)試儀以恒流充電模式對(duì)充電電流實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。此時(shí)，電池充放電測(cè)試儀在檢測(cè)中彰顯了類電流源的功能，為直流電子負(fù)載進(jìn)行恒流充電。據(jù)這種模式選擇3種對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)方式，同時(shí)設(shè)計(jì)測(cè)試的直流電子負(fù)載為恒定阻值模式。充電校準(zhǔn)時(shí)，對(duì)10A以下的充放電測(cè)試儀，基于等級(jí)限制，一般采取的校準(zhǔn)方法是標(biāo)準(zhǔn)電流法。該方法對(duì)連線方式有效簡(jiǎn)化，提高了測(cè)試的便捷性，但僅在電流表量程允許范圍內(nèi)校準(zhǔn)測(cè)試儀。而直流分流器法對(duì)級(jí)別中等的電池充放電測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn)。采取標(biāo)準(zhǔn)的電壓表與電阻對(duì)充放電測(cè)試儀的充電電流進(jìn)行校準(zhǔn)。為提高準(zhǔn)確性，要與標(biāo)準(zhǔn)電阻緊密關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)思考校準(zhǔn)的電阻數(shù)值，注意電阻發(fā)熱帶來(lái)的電阻阻值變化。對(duì)大于充電電流幾百安培的電池充放電測(cè)試儀的校準(zhǔn)操作，建議使用電流傳感器法。電流傳感器的綜合特點(diǎn)較明顯，該方式有效改變了大電流，令其順利通過(guò)電流傳感器，保證小電流的測(cè)試質(zhì)量，提升標(biāo)準(zhǔn)電流表的校準(zhǔn)水平。

四、電池充放電測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)實(shí)例

要想深入理解電池充放電測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，現(xiàn)以某公司三臺(tái)型號(hào)不同的電池充放電測(cè)試儀為例進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，對(duì)比分析校準(zhǔn)過(guò)程和結(jié)果，見(jiàn)表1。

1.校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備

正式校準(zhǔn)前逐一檢查被校準(zhǔn)對(duì)象的名稱、型號(hào)以及測(cè)量范圍等，保證各種數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)，全部開(kāi)關(guān)要保持正常的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)說(shuō)明書(shū)預(yù)熱儀器至少30分鐘，提高測(cè)量的精確性。

2.電池充放電測(cè)試儀電壓的校準(zhǔn)

首先提供合理的校準(zhǔn)點(diǎn)，若出現(xiàn)多個(gè)被校電池充放電測(cè)試儀的量程，則以最高準(zhǔn)確度級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)明確基本量程，若存在相同等級(jí)的量程準(zhǔn)確度，則以最大量程的標(biāo)準(zhǔn)明確基本量程。選擇的基本量程包括五個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，分別是10%、20%、50%、80%、100%，也可以聯(lián)系現(xiàn)實(shí)情況選擇。其次圍繞被校電池充放電系統(tǒng)對(duì)電壓量程選擇，以標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)電壓保持穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，逐一記下標(biāo)準(zhǔn)電壓表與電池充放電測(cè)試儀的信息，數(shù)次測(cè)量后選擇平均值，取得充放電電壓誤差，計(jì)算公式如下：

3.電池充放電測(cè)試儀充電電流的校準(zhǔn)

對(duì)不同型號(hào)的被校電池充放電測(cè)試儀，采取不一樣的方法校準(zhǔn)其充放電電流，其中A型號(hào)與B型號(hào)儀器使用直流分流器法實(shí)行校準(zhǔn)，因C型號(hào)儀器存在較大電流，故采取電流傳感器法。最后分析充電電流的設(shè)計(jì)誤差。

通過(guò)恒流充電模式對(duì)被校電池充放電測(cè)試儀合理設(shè)置，圍繞校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)輸出電流數(shù)值。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取適合的蓄電池，從而確定電子負(fù)載。

當(dāng)被校電池充放電測(cè)試儀正常運(yùn)行時(shí)，電流日趨穩(wěn)定，對(duì)電阻端的標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)正確記錄。聯(lián)系公式（2），計(jì)算設(shè)置的充電電流誤差。

被校電池充電測(cè)試儀正常運(yùn)行，當(dāng)電流日趨穩(wěn)定時(shí)，正確讀出電流傳感器電流表信息，對(duì)被校電池充放電測(cè)試儀的電流合理設(shè)置，聯(lián)系公式（3），計(jì)算設(shè)置的充電電流誤差。

4.電池充放電測(cè)試儀放電電流的校準(zhǔn)

采取與校準(zhǔn)充電電流類似的方法，對(duì)型號(hào)不同的被校電池充放電測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn)。以直流分流器法校準(zhǔn)A型號(hào)與B型號(hào)儀器，由于C型號(hào)儀器通過(guò)的電流偏大，故校準(zhǔn)時(shí)采取電流傳感器。其中，現(xiàn)場(chǎng)蓄電池提供了類直流穩(wěn)定電源，以恒流放電模式校準(zhǔn)被校電池充放電測(cè)試儀，聯(lián)合公式（2）與公式（3）對(duì)直流分流器法與電流傳感器法的放電電流誤差科學(xué)計(jì)算。

結(jié)束語(yǔ)：

綜合分析，電池充放電測(cè)試儀發(fā)揮了檢測(cè)與維護(hù)的作用，有效保證檢測(cè)電池企業(yè)及檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)使用有效的電池，提高了驗(yàn)收檢測(cè)電池的質(zhì)量，使用戶安全使用電池充放電。要想提高電池充放電測(cè)試儀的計(jì)量水平，有必要高度關(guān)注計(jì)量校準(zhǔn)工作。

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