蓄電池綜合參數自動測試儀校準方法的研究

阮 湘，王 鋒，藍日彪

（河池市計量測試研究所，廣西 河池 547000）

0 引 言

蓄電池綜合參數自動測試儀是集充電、放電、單體監測為一體的設備，可設定電壓、電流、時間、容量等參數[1]，自動完成蓄電池組各種參數的測試、監控。充/放電完畢，檢測的數據可通過通信接口經數據線直接上傳至PC機或現場將數據轉存至U盤，為分析電池性能提供了科學的依據。中國是世界上蓄電池的生產和使用大國。隨著人們生活水平的不斷提高，電動自行車、電動助力車、電動摩托車的興起，電動車行業產業鏈已顯示出旺盛生命與活力。蓄電池[2]作為我國重要配套支柱產業之一，已發展成為百姓生活中必不可少的能量供給工具。為此，廣大消費者對蓄電池性能及質量狀況普遍關注。蓄電池綜合參數自動測試儀是檢測蓄電池質量的關鍵設備，目前，國家尚未頒布此類設備的國家檢定規程或校準規范，對蓄電池綜合參數自動測試儀的監管缺乏依據，為確保蓄電池綜合參數自動測試儀量值傳遞的準確統一，規范蓄電池綜合參數自動測試儀校準方法，對蓄電池綜合參數自動測試儀校準方法進行了研究，從而實現對該設備計量特性的評定。

1 蓄電池綜合參數自動測試儀原理

蓄電池綜合參數自動測試儀工作時，具有恒流定電壓放電、恒流定時間放電、恒壓限流充電、恒流充電、充放循環等功能[2]，其原理框圖如圖1所示。

圖1 蓄電池綜合參數自動測試儀原理結構框圖

2 校準條件[3]

2.1 環境條件

環境溫度：10～30℃；

相對濕度：20%～80%；

電源電壓：220±22V；

電源頻率：50±0.5Hz；

設備要置于通風處，防潮，防重壓，周圍環境無影響儀器正常工作的電磁場干擾。

2.2 校準的主要設備

（1）標準直流電流表，測量范圍為0A～測試儀額定電流，準確度等級為0.5級。

（2）標準直流電壓表，測量范圍為0～400V，準確度等級為0.5級。

（3）標準直流電流源，測量范圍為0～30A，準確度等級為0.5級。

（4）標準直流電壓源，測量范圍為0～400V，準確度等級為0.5級。

（5）絕緣電阻表，測量范圍為0～1 000MΩ，準確度等級為10級。

（6）標準秒表，準確度不低于0.1s。

2.3 對設備的要求

（1）校準裝置所用標準器具必須經過量值溯源，并在有效期內；

（2）校準裝置的測量范圍能覆蓋被校測試儀的測量范圍，校準所用裝置的最大允許誤差應不大于被校測試儀最大允許誤差的1/3；

（3）校準裝置的分辨力應為被校測試儀基本誤差的1/5；

（4）校準裝置系統（包括測量線路）應有良好的屏蔽和接地措施，并遠離強電、磁場，以避免外界干擾。

3 校準項目

3.1 校準項目

外觀檢查、通電檢查、絕緣電阻、電流基本誤差、電壓基本誤差、計時基本誤差、容量[2]基本誤差。

3.2 校準點的選取原則

考慮到測試儀的線性誤差，應均勻地選擇校準點。一般取不少于5個校準點。

4 校準前的檢查

4.1 外觀檢查

用目視和觸摸的方法檢查，應符合如下要求：

（1）測試儀外觀結構完好，各種功能開關、按鍵應靈敏可靠，外露件不應損壞或脫落，附件齊全。

（2）測試儀面板機殼或銘牌上應有以下主要標志和符號：儀器名稱、制造廠名、規格型號、出廠編號、以及其他保證其正確使用的信息，且不應有可能引起測量錯誤和影響準確度的缺陷。

（3）測試儀輸出端必須有明顯的電壓、電流及其他必要的標志，低端接地的測試儀也要有明確的標志。

4.2 通電檢查

接通電源，按規定時間預熱后進行通電檢查，應符合如下要求：

（1）測試儀供電電源電壓和頻率、電源保險絲的熔斷電流應符合要求。按測試儀使用說明書的要求通電預熱，檢查電氣工作性能。

（2）對預熱后的測試儀從低量程到高量程依次輸入或輸出適當信號，檢查手動或自動量程轉換工作是否正常；數字鍵盤及各功能鍵使用設置是否正常；改變輸入或輸出信號，觀察顯示讀數是否連續，有無疊字或不亮現象。

4.3 絕緣電阻測量

被校測試儀處于非工作狀態，電源開關和直流輸出開關置于接通位置，分別在電源輸入端和機殼之間、測量/輸出端和機殼之間施加500V試驗電壓，測得絕緣電阻應大于20MΩ。

5 校準方法

5.1 電流基本誤差

電流基本誤差的獲得有多種方法，這里只介紹標準電流表比較法[4]：

（1）在蓄電池充電狀態下，按圖2連接。

（2）在蓄電池放電狀態下，按圖3連接。

（3）連接要求。連接時應注意標準電流表和蓄電池的正負極及測試儀所設置的充電測試或放電測試狀態。

按選定的校準點，按由小到大的順序依次進行校準，記錄標準表及被校測試儀的示值。

（4）電流基本誤差按公式（1）計算[5]：

圖2 蓄電池綜合參數自動測試儀置于充電測試狀態接線圖

圖3 蓄電池綜合參數自動測試儀置于放電測試狀態接線圖

式中：γA——基本誤差，%；

Ax——被校測試儀顯示的電流值，A；

An——標準設備顯示的電流值，A。

（5）計算要求。被校測試儀的測量數據不少于3次，并取各次測量數據的誤差極限作為被校設備的基本誤差。

蓄電池綜合參數自動測試儀的電流基本誤差不超過說明書的技術要求。

5.2 電壓基本誤差[6]

這里只介紹標準電壓表比較法，電路按圖4連接。

圖4 測試儀置于充電測試或放電測試狀態接線圖

（1）連接要求。連接時應注意標準電壓表和蓄電池的正負極及測試儀所設置的充電測試或放電測試狀態。

按選定的校準點，按由小到大的順序依次進行校準，記錄標準表及被校測試儀的示值。

（2）電壓基本誤差按式（2）計算[5]：

式中：γU——基本誤差，%；

Ux——被校測試儀顯示的電壓值，V；

Un——標準設備顯示的電壓值，V。

（3）計算要求。被校測試儀的測量數據不少于3次，并取各次測量數據的誤差極限作為被校設備的基本誤差。

測試儀的電壓基本誤差不超過說明書的技術要求。

5.3 計時基本誤差[7]

用標準秒表與測試儀設定（顯示）時間進行對時并記錄。計時誤差按式（3）計算：

式中：Te——計時誤差，s；

Ts——測試儀的時間設定（顯示）值，s；

TA——標準秒表顯示值，s。

5.4 容量基本誤差

容量誤差按式（4）計算：

式中：Ce——容量誤差，A·h；

Cn——測試儀的顯示值，A·h；

IA——標準電流源輸出的恒定電流值，A；

TA——標準秒表示值，s。

6 結束語

通過對蓄電池綜合參數自動測試儀校準方法的研究，制定了廣西地方計量技術規范JJF（桂）33-2012《蓄電池綜合參數自動測試儀校準規范》[8]，使蓄電池綜合參數自動測試儀有了校準的依據，確保了該設備在使用中的量值統一，填補了蓄電池綜合參數自動測試儀無校準規范的空白，為監管部門實施計量管理提供技術支撐。

[1]JJF 1001—2011通用計量術語及定義[S].北京：中國計量出版社，2011.

[2]GB 2900.11—1988蓄電池名詞術語[S].北京：中國標準出版社，1988.

[3]GB/T7676.1—1998直接作用模擬指示電測量儀表及其附件[S].北京：中國標準出版社，1998.

[4]JJG 598—1989直流數字電流表（試行）[S].北京：中國計量出版社，1989.

[5]JJG 124—2005電流表、電壓表、功率表及電阻表[S].北京：中國計量出版社，2005.

[6]JJG 315—1983直流數字電壓表（試行）[S].北京：中國計量出版社，1983.

[7]JJG 9—2005通用電子計時計費器[S].廣西質量技術監督局，2005.

[8]JJF 33—2012蓄電池綜合參數自動測試儀校準規范[S].廣西質量技術監督局，2012.