电池充放电测试系统的校准方法分析

凌忠标 关家华 何兆英

摘要：充电电池具有经济环保的优势，其大规模应用于各种电子设备与电工设备。如无法正确使用充电电池，或不能及时对其维护，必然减弱电池的性能，引起电池失效，甚至发生安全问题。因此，有必要利用电池充放电测试仪及时检测充电电池的充电性能，高度关注电池充放电测试仪的校准工作。

关键词：电池充放电测试;校准方法;充放电

引言：

目前，国家正在努力推进节能减排工作，亦为电动工具行业的发展创造了契机，随之带动了以电动设备为核心的电池行业的发展。电池充放电测试系统有效检测了充放电功能、电池容量与电池充放电安全性，而准确校准电池充放电测试仪保证了电池使用的安全性。

一、电池充放电测试系统工作原理

目前不少充放电测试仪都可以实现恒流充电、恒压充电、恒流放电、充放电循环等测试，同时利用多个通道对充放电完成测试。

1.恒流充电法

恒流充电法以科学方法调整充放电测试仪的输出电压，以对串联蓄电池电阻有效改变，保持最初的充电电流强度。如此，在充电中影响了电池对充电电流的承受力，充电后期的电流形成了电解水的现象，这也是气体的产生原因。

2.阶段充电法

该方法是在恒电流结合恒电压的过程中实现充电。首先采取恒电流方法充电，达到预计的电压数值，之后采取恒电压方法完成余下的充电。

3.恒压充电法

充电电源在充电时间内不会改变电压值。对蓄电池终端电压增加，则减小了电流。与恒流充电法对比，恒压充电法的实施过程可绘制出理想的充电曲线。这种充电方法避免形成电解水，对蓄电池过冲问题有效预防。但充电初期的电流容快速增大，威胁了蓄电池使用寿命，加重蓄电池极板的弯曲程度，易引起电池报废。

二、电池充放电测试系统校准前检查

（一）外观检查

检查采取目视与触摸的方法，应达到下列要求：

1）测试仪保持完好的外观结构，各种操作元件、按键可靠灵敏，外露件无其他损坏或脱落，各种附件完整。

2）测试仪面板机壳或铭牌上标记了相关符号：仪器名称、制造厂商、规格类型、出场号码，以及指导其正确使用的信息，可避免发生错误测量，提高了准确度。

3）测试仪输出侧应标记了电压、电流等，低端接地的测试仪也要有相关标志。

（二）通电检查

连接电源，在规定时间内预热，检查通电情况，需满足下列要求：

1）测试仪供电电源根据要求设定电压、频率、电源保险丝的熔断电流等。按测试仪使用说明通电预热，查看电气工作的功能。

2）对测试仪预热后，从低量程到高量程逐一将信号输入或输出，以手动或自动转换量程保证其正常运行。科学设置数字键盘和各功能键，变换输入或输出信号，连续观察读数，避免发生叠字或不亮的问题。

三、电池充放电测试系统校准措施

（一）对充放电电压校准

一般利用各种组合方法检测电池充放电测试仪，但其体积偏大，拆卸过程复杂。

1.标准电压源法校准

标准电压源法通过电压校准测试仪实现操作。在科学调整标准电压源法的过程中，令电池充放电测试仪维持正常的搁置状态。明确量程后，根据校准点完成调校。该方法对量程范围内的全部点进行校准，且在调校中得到准确的标准电压电源。另外，采取提高调校等级要求的方法，增强电压源的准确性。但该电压源有较大的体积，增加了携带难度，需对调校现场的环境要求不断提高。

2.标准电压表法校准

电池充放电测试仪提前设置，提高标准电压表法的校准质量，对测试仪科学调整，采取恒压充电模式，再借电阻模式对直流电子负载合理设置，对充电电压校准。现场校准时，选择等级偏高的数字电压表，直流电子负载需对蓄电池串联，从而校准数值。该校准方式较好应用了现场器件，但需注意电压校准值应避免过度依赖蓄电池。

（二）充电电流的校准

充放电测试仪以恒流充电模式对充电电流实现校准。此时，电池充放电测试仪在检测中彰显了类电流源的功能，为直流电子负载进行恒流充电。据这种模式选择3种对应的校准方式，同时设计测试的直流电子负载为恒定阻值模式。充电校准时，对10A以下的充放电测试仪，基于等级限制，一般采取的校准方法是标准电流法。该方法对连线方式有效简化，提高了测试的便捷性，但仅在电流表量程允许范围内校准测试仪。而直流分流器法对级别中等的电池充放电测试仪进行校准。采取标准的电压表与电阻对充放电测试仪的充电电流进行校准。为提高准确性，要与标准电阻紧密关联，系统思考校准的电阻数值，注意电阻发热带来的电阻阻值变化。对大于充电电流几百安培的电池充放电测试仪的校准操作，建议使用电流传感器法。电流传感器的综合特点较明显，该方式有效改变了大电流，令其顺利通过电流传感器，保证小电流的测试质量，提升标准电流表的校准水平。

四、电池充放电测试系统现场校准实例

要想深入理解电池充放电测试系统的校准方法，现以某公司三台型号不同的电池充放电测试仪为例进行现场校准，对比分析校准过程和结果，见表1。

1.校准前的准备

正式校准前逐一检查被校准对象的名称、型号以及測量范围等，保证各种数据的完整性。同时，全部开关要保持正常的运行状态。根据说明书预热仪器至少30分钟，提高测量的精确性。

2.电池充放电测试仪电压的校准

首先提供合理的校准点，若出现多个被校电池充放电测试仪的量程，则以最高准确度级别的标准明确基本量程，若存在相同等级的量程准确度，则以最大量程的标准明确基本量程。选择的基本量程包括五个校准点，分别是10%、20%、50%、80%、100%，也可以联系现实情况选择。其次围绕被校电池充放电系统对电压量程选择，以标准电压表进行测量。当电压保持稳定状态时，逐一记下标准电压表与电池充放电测试仪的信息，数次测量后选择平均值，取得充放电电压误差，计算公式如下：

3.电池充放电测试仪充电电流的校准

对不同型号的被校电池充放电测试仪，采取不一样的方法校准其充放电电流，其中A型号与B型号仪器使用直流分流器法实行校准，因C型号仪器存在较大电流，故采取电流传感器法。最后分析充电电流的设计误差。

通过恒流充电模式对被校电池充放电测试仪合理设置，围绕校准点设计输出电流数值。据现场情况采取适合的蓄电池，从而确定电子负载。

当被校电池充放电测试仪正常运行时，电流日趋稳定，对电阻端的标准电压表读数正确记录。联系公式（2），计算设置的充电电流误差。

被校电池充电测试仪正常运行，当电流日趋稳定时，正确读出电流传感器电流表信息，对被校电池充放电测试仪的电流合理设置，联系公式（3），计算设置的充电电流误差。

4.电池充放电测试仪放电电流的校准

采取与校准充电电流类似的方法，对型号不同的被校电池充放电测试仪进行校准。以直流分流器法校准A型号与B型号仪器，由于C型号仪器通过的电流偏大，故校准时采取电流传感器。其中，现场蓄电池提供了类直流稳定电源，以恒流放电模式校准被校电池充放电测试仪，联合公式（2）与公式（3）对直流分流器法与电流传感器法的放电电流误差科学计算。

结束语：

综合分析，电池充放电测试仪发挥了检测与维护的作用，有效保证检测电池企业及检验机构使用有效的电池，提高了验收检测电池的质量，使用户安全使用电池充放电。要想提高电池充放电测试仪的计量水平，有必要高度关注计量校准工作。

参考文献：

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