低電壓、大電流熱電池性能測試方法解析

蔡遠敏 姚忠文

摘要：本文主要介紹了低電壓、大電流熱電池與常規電壓、電流的熱電池在電性能測試時的差異之處，同時詳細的介紹了該類電池在測試過程中會涉及到的問題及解決方法。

關鍵詞：低電壓、大電流電池性能測試；壓降；安全

1 引言

隨著熱電池技術的不斷發展，熱電池的種類也在快速的增加。比如公司目前生產的型號為RDP-200、RDP-412等熱電池，其工作電壓為14V±3V；工作電流分別為270A、300A；工作時間分別為200s、250s。如此低電壓、大電流的熱電池給其性能測試帶來許多的問題，如低電壓電池在大電流放電時電纜線產生的壓降對其性能測試的影響等。

2 電流、電壓的基本測量原理

電性能測試的基本原理主要是通過調節電池放電回路中電子負載的負載值，使電池以直流或脈沖方式進行放電，放電過程中測量電池的電流和工作電壓，以此判斷電池產品的電性能是否滿足相關技術條件的要求。

電流測量原理為：被測量電流穿過電流傳感器，傳感器產生感應電流，感應電流信號經采樣電阻變換為電壓信號，再經放大器放大和濾波后輸出。

電壓測量原理為：電壓傳感器選用電阻堆中不同的電阻的來設定不同的測量量程，電阻的選擇通過外部的數字信號控制對應的繼電器進行自動切換。被測電壓信號經過電壓傳感器，傳感器產生感應電流，感應電流信號經電阻RM變換為電壓信號，經放大器放大和濾波后輸出。

3 低電壓、大電流電池電性能測試方法

低電壓、大電流熱電池的電性能測試與常規電流、電壓的電池測試基本一致，主要是采集熱電池在放電過程中的電流和電壓。

不同的是由于該類熱電池工作電壓較低，工作電流較大（分別為270A、300A），工作時間分別為200s、250s，在長距離的導線連接時，導線上所產生的壓降非常明顯，隨著工作時間的推移，電池的工作電壓越來越低，最終會導致加在負載上的電壓低于其啟動電壓，從而使電子負載不工作。因此，必須增加電子負載上的電壓才能保證電池試驗的可靠性，針對這一問題，有以下兩種方法。

3.1減小電池產品與電子負載間距的方法

由于熱電池在電性能測試時所做的力學試驗有多種，這就導致電子負載系統的電流輸入端口與正在進行電性能測試的電池間有一段距離，這段距離從3、4米到幾十米不等，如此長距離的線路在電流導線上就會產生一定壓降。現以擺放電子負載放電系統的房間到擺放振動試驗系統的房間的線纜長度為例來說明該類電池在放電時連接線纜上產生的壓降對電池性能測試的影響。表1為距離為30米、14V的相同電壓在不同電流放電情況下產生的壓降。

由表1可知，工作電流越大，電子負載上顯示的電壓越小，即在電流線上損耗的電壓越大，因為由歐姆定律的演變公式U=IR（其中I為導線上通過的電流、R為該導線的電阻）可以得知壓降為什么會逐漸增大。由表1也可看出該壓降的變化不是完全線性的。

從表1還可以看出一點，那就是當放電電池的工作電流達到250A時，負載上的電壓就只有2.69V，而目前公司內的電子負載放電系統的最低工作電壓為2.5V。當電流為275A時，負載上的電壓就只有1.69V，這已經不滿足負載的最低工作電壓了。為了解決以上問題，在此類電池電性能測試時應當將該電池的電壓電流輸出端與電子負載放電系統之間的距離盡量縮短，其在電流線上產生的壓降也就隨之減少了。表2為兩者間距離為3米，14V的相同電壓在不同電流放電情況下產生的壓降。

表2 距離為3米、14V的相同電壓在

不同電流放電情況下產生的壓降

由表2可以看出，當電子負載與熱電池間距離縮短到3米后，負載上的電壓大大增加了，同為275A時，表2中負載上的電壓比表1中的高出10.56V，因此在放電過程中電子負載就不會不工作了。

3.2增加回路電壓的方法

現在為了解決電子負載上電壓過低導致不工作的這一問題，多采用增加放電回路電壓，以此增加負載電壓的方法。

在測試回路中增加15V電壓源后，被測電池就能達到正常工作電流300A，負載電壓低的問題得以解決。

4低電壓、大電流電池性能測試的注意點

（1）測試線路檢查的問題：采用第一種方法（即縮短電池產品與電子負載間距）時，必須嚴格實行雙崗制甚至三崗制，一崗人員負責連接試驗線路，應盡量做到井然有序，調試放電程序。二崗人員負責檢查測試線路連接的正確性以及各個接點的連接緊固性，以確保放電線路的準確無誤。

（2）測試人員、測試設備的安全問題：電子負載放電系統放入力學試驗設備房間時，測試人員由于要操作電子負載放電系統，就會與熱電池近距離接觸，而由于熱電池其本身的特性，激活后可能會因為熱量過高而發生爆炸，尤其是大電流放電的電池，一旦爆炸，其威力極大。這對測試人員和測試設備的安全造成很大的隱患。針對這一點，在熱電池電性能測試時應該設置防爆裝置，諸如防護屏、防爆箱等。

（3）電流線連接處的緊固問題：在此類電池的性能測試時，電流線與電池的每一個連接處必須要緊固，不能有松動。

5 結論

以上兩種方法成功解決了低電壓、大電流熱電池產品在性能測試時所遇到的問題，實驗證明，兩種方法均行之有效。但現在從安全的角度考慮，多采用增加回路電壓方法，即在測試回路中串接一個與其工作電壓相當的電壓源，以此保證負載電壓高于其啟動電壓，從而保證被測電池電性能測試的可靠性。

參考文獻

[1] 朱峰 《中功率電子負載系統方案說明書》.成都天奧電子設備有限公司，2009.

（作者單位：貴州梅嶺電源有限公司）