電池測試系統電壓測量技術應用及校準方法探討

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，蓄電池技術的發展也極為迅速，而且很多行業都應用到蓄電池，串聯蓄電池也得到廣泛的應用和發展，其是將多個電池串聯在一起來達到電壓的要求，同時也能夠提升電池的使用時間，當然，在這個過程中也可能出現電池電壓過高或偏低的現象，這就需要在使用前對電池的電壓進行測量，確保電池電壓能夠達到標準要求。而行業內普遍采用的電池測試系統正是監測電池電壓的準確度及穩定與否的重要工具，如何從源頭保證電池電壓的準確度就顯得極其重要了，文章將主要以此為出發點進行分析。

關鍵詞：電池電壓；電池測試系統；電池電壓校準方法

1 電池測試系統電壓測量技術應用的特點

現今精密電池測試系統電壓測量技術的特點主要有以下幾方面[1]。（1）該系統在運行的過程中，可以根據運行的環境溫度，并對主回路導線的電阻進行實時校正，確保主回路導線電阻的適應性。（2）電池測試系統無噪音開關，而且，開關次數也不會受到限制，不僅具有較高的穩定性，其重量和體積也較小，并不會對系統造成任何影響。（3）具有較強的抗干擾性能，進一步保證電池運行的可靠性和安全性。（4）電池測試系統電壓測量技術，能夠結合電池的實際運行情況，對其運行性能進行分析，及時發現性能缺陷，并采取有效的處理措施，確保電池在最佳狀態下運行。

2 電池測試系統電壓測量技術分析

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電壓測量的主要方法，應用范圍極為廣泛[2]。如果從測量精確度來對兩種測量方法進行分析的話，共模測量主要以相對參考點為主，利用精度電阻等比例衰減的方式對各個電壓點進行測量，然后再將各個測量值依次相減來得出各節電池的電壓值。從測量方式來看，該方法操作簡單，但是，測量精度卻不高，大多將其應用到對測量經濟要求不高的測量工作中，或是串聯電池較少的情況下，這樣才不會對電池各節點電壓測量的準確性造成影響。而差模測量方式，主要是應用繼電器設備來選用單節電池，并對其進行直接的測量，這樣就能保證每次測量都是單獨對一個電池進行直接測量，測量精度非常高，更適合用到串聯數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 浮動地技術測量

在對電池進行測試測量的過程中，大多都為電池組，而在這些串聯的電池組中有的電壓已經達到幾十伏，還有更高的已經超過百伏，已經超出了電池測試系統電壓測量的模擬開關正常工作電壓，因此，對這類高伏電壓電池組進行測量的過程中，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確性和有效性[3]。浮動地技術是電池測試系統電壓測量方法之一，針對高伏電壓的電池組測量有著很高的效率。浮動地技術測量可以對當前測量電壓數據進行分析，并自動判斷當前測量電位是否能夠達到電池的測量要求，如果符合要求的話，將會起到A/D對其進行測量，當然，如果在這個過程中電位與實際電池電壓測量要求不符，過高或過低的話，將會通過系統控制器再經過D/A對地點位行浮動進行控制，從而有效的提升電池測量的有效性。另外，在使用浮動地技術對電池組進行測量的過程中需要注意的是，要結合現場實際的情況來取測量值，雖然浮動地技術測量方法具有很高的測量精度，但是，在正常使用的過程中，電位也經常會受到現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，并及時處理，提高電池測試系統電壓測量方法實施的有效性和準確性，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電壓測量的重要方法之一，主要是運用線性運算放大器來組成相應的線性采樣電路，再經過測試系統的模擬開關來選通采樣的通道，再利用嵌入式微處理器的運用，將電壓跟隨器送入到微處理器中[4-5]。當然，電池測試系統電壓測量使用的微處理器片內必須集成ADC技術，這樣在采樣的過程中，就無需外加采用保持電路，不僅節省了大量的資源，而且提高了測量的準確性、可靠性也有著一定的保障。另外，在采用直接采樣法對電池組進行測量的過程中，可以根據電池組總電壓大小的情況，來選擇合理的方法倍數，而且，在這個過程中也無需改變地電位或電阻分壓網絡等，這樣就可以隨意對任何串聯電池組中的一個電池電壓進行測量，具有較高精確性。

3 電池測試系統校準方法探討

根據電池測試系統電壓測量的特點，我們主要采用的方法有標準電源電壓法、標準電壓表法。具體到實際操作的時候，可分為如下幾種方式：

第一種采用精密穩定的標準電壓源，大多數電池測試系統有直接測量的功能，此時采用一臺標準源可以直接輸出得到對應的示值，從而得到電池測試系統的電壓測量誤差。

但現在市面上還有很大一部分測試系統沒有直接測量功能，或者需要精確的對應充電電壓和放電電壓采樣時，則第一種方法局限性就出來了，根據作者多年的經驗，標準電壓源的帶載能力一般都很難達到電池測試系統的要求，而且很容易損壞昂貴的標準源，而一般的符合帶載能力的電壓源的精確度又達不到電池測試系統充放電電壓的要求，此時就可以采用電壓源和標準電壓表的組合來校準電池測試系統的充放電電壓。標準電壓表監控電源的電壓和電池測試系統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時，標準電壓表的采樣端要盡量和電池測試系統的電壓采樣端靠近，以消除導線誤差。

由于電池充電的性能特點，客戶常常采用恒流充電的方式，此時由于回路必須通過電流，采用的電源往往會要求了較大容量，這樣電源體積會比較大，而客戶一般都會要求我們到現場計量，這樣就造成了很大的不便。為了解決這種問題，我們就采用了標準電阻采樣法，電池測試系統電流端通過串聯一個合適的采樣電阻，然后用一個標準的電壓表（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側，這樣可以達到很高的測量精度，但是要注意電池測試系統采取兩端采樣法時要考慮規避線阻的影響。

4 結束語

綜上所述，電池測試系統測量方法的不同會影響到測量電池電壓的精度，不同測量方法在一定的應用環境下都有著一定的優勢，但是相對的也會存在一些缺陷。文章通過對差模測量與共模測量、浮動地技術測量、直接采樣法、V/F測量方法等常用的電池測試系統測量技術的介紹，以及結合作者多年的工作經驗，對電池測試系統的電壓校準方法及技巧進行了具體的分析和探討，希望文章的探討能對廣大的電池電壓計量工作者提供一點幫助。

參考文獻

[1]張麗霞，李和明，顏湘武，等.切比雪夫濾波器在動力蓄電池組檢測中的應用[J].電工技術學報，2008（3）.

[2]李運姣，任苗苗，韓強，等.熱處理過程中鋰離子電池正極材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的結構變化及電化學性能[J].中國有色金屬學報，2014（7）.

[3]黃妙華，嚴永剛，朱立明.改進BP神經網絡的磷酸鐵鋰電池SOC估算[J].武漢理工大學學報（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方法[A].江蘇省計量測試學術論文集（2011）[C].2011（9）.

[5]王斌.地磁導航綜合檢測儀的實現及其精確校準技術的研究[D].杭州電子科技大學，2011（4）.

作者簡介：譚志松，身份證號：431028198503052018。