蔡遠(yuǎn)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(guī)電壓、電流的熱電池在電性能測(cè)試時(shí)的差異之處，同時(shí)詳細(xì)的介紹了該類電池在測(cè)試過程中會(huì)涉及到的問題及解決方法。

關(guān)鍵詞：低電壓、大電流電池性能測(cè)試；壓降；安全

1 引言

隨著熱電池技術(shù)的不斷發(fā)展，熱電池的種類也在快速的增加。比如公司目前生產(chǎn)的型號(hào)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(shí)間分別為200s、250s。如此低電壓、大電流的熱電池給其性能測(cè)試帶來許多的問題，如低電壓電池在大電流放電時(shí)電纜線產(chǎn)生的壓降對(duì)其性能測(cè)試的影響等。

2 電流、電壓的基本測(cè)量原理

電性能測(cè)試的基本原理主要是通過調(diào)節(jié)電池放電回路中電子負(fù)載的負(fù)載值，使電池以直流或脈沖方式進(jìn)行放電，放電過程中測(cè)量電池的電流和工作電壓，以此判斷電池產(chǎn)品的電性能是否滿足相關(guān)技術(shù)條件的要求。

電流測(cè)量原理為：被測(cè)量電流穿過電流傳感器，傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流信號(hào)經(jīng)采樣電阻變換為電壓信號(hào)，再經(jīng)放大器放大和濾波后輸出。

電壓測(cè)量原理為：電壓傳感器選用電阻堆中不同的電阻的來設(shè)定不同的測(cè)量量程，電阻的選擇通過外部的數(shù)字信號(hào)控制對(duì)應(yīng)的繼電器進(jìn)行自動(dòng)切換。被測(cè)電壓信號(hào)經(jīng)過電壓傳感器，傳感器產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流信號(hào)經(jīng)電阻RM變換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大和濾波后輸出。

3 低電壓、大電流電池電性能測(cè)試方法

低電壓、大電流熱電池的電性能測(cè)試與常規(guī)電流、電壓的電池測(cè)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(shí)間分別為200s、250s，在長(zhǎng)距離的導(dǎo)線連接時(shí)，導(dǎo)線上所產(chǎn)生的壓降非常明顯，隨著工作時(shí)間的推移，電池的工作電壓越來越低，最終會(huì)導(dǎo)致加在負(fù)載上的電壓低于其啟動(dòng)電壓，從而使電子負(fù)載不工作。因此，必須增加電子負(fù)載上的電壓才能保證電池試驗(yàn)的可靠性，針對(duì)這一問題，有以下兩種方法。

3.1減小電池產(chǎn)品與電子負(fù)載間距的方法

由于熱電池在電性能測(cè)試時(shí)所做的力學(xué)試驗(yàn)有多種，這就導(dǎo)致電子負(fù)載系統(tǒng)的電流輸入端口與正在進(jìn)行電性能測(cè)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(zhǎng)距離的線路在電流導(dǎo)線上就會(huì)產(chǎn)生一定壓降?，F(xiàn)以擺放電子負(fù)載放電系統(tǒng)的房間到擺放振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的房間的線纜長(zhǎng)度為例來說明該類電池在放電時(shí)連接線纜上產(chǎn)生的壓降對(duì)電池性能測(cè)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(chǎn)生的壓降。

由表1可知，工作電流越大，電子負(fù)載上顯示的電壓越小，即在電流線上損耗的電壓越大，因?yàn)橛蓺W姆定律的演變公式U=IR（其中I為導(dǎo)線上通過的電流、R為該導(dǎo)線的電阻）可以得知壓降為什么會(huì)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(diǎn)，那就是當(dāng)放電電池的工作電流達(dá)到250A時(shí)，負(fù)載上的電壓就只有2.69V，而目前公司內(nèi)的電子負(fù)載放電系統(tǒng)的最低工作電壓為2.5V。當(dāng)電流為275A時(shí)，負(fù)載上的電壓就只有1.69V，這已經(jīng)不滿足負(fù)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(cè)試時(shí)應(yīng)當(dāng)將該電池的電壓電流輸出端與電子負(fù)載放電系統(tǒng)之間的距離盡量縮短，其在電流線上產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生的壓降

由表2可以看出，當(dāng)電子負(fù)載與熱電池間距離縮短到3米后，負(fù)載上的電壓大大增加了，同為275A時(shí)，表2中負(fù)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(fù)載就不會(huì)不工作了。

3.2增加回路電壓的方法

現(xiàn)在為了解決電子負(fù)載上電壓過低導(dǎo)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(fù)載電壓的方法。

在測(cè)試回路中增加15V電壓源后，被測(cè)電池就能達(dá)到正常工作電流300A，負(fù)載電壓低的問題得以解決。

4低電壓、大電流電池性能測(cè)試的注意點(diǎn)

（1）測(cè)試線路檢查的問題：采用第一種方法（即縮短電池產(chǎn)品與電子負(fù)載間距）時(shí)，必須嚴(yán)格實(shí)行雙崗制甚至三崗制，一崗人員負(fù)責(zé)連接試驗(yàn)線路，應(yīng)盡量做到井然有序，調(diào)試放電程序。二崗人員負(fù)責(zé)檢查測(cè)試線路連接的正確性以及各個(gè)接點(diǎn)的連接緊固性，以確保放電線路的準(zhǔn)確無誤。

（2）測(cè)試人員、測(cè)試設(shè)備的安全問題：電子負(fù)載放電系統(tǒng)放入力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備房間時(shí)，測(cè)試人員由于要操作電子負(fù)載放電系統(tǒng)，就會(huì)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(huì)因?yàn)闊崃窟^高而發(fā)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(duì)測(cè)試人員和測(cè)試設(shè)備的安全造成很大的隱患。針對(duì)這一點(diǎn)，在熱電池電性能測(cè)試時(shí)應(yīng)該設(shè)置防爆裝置，諸如防護(hù)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(cè)試時(shí)，電流線與電池的每一個(gè)連接處必須要緊固，不能有松動(dòng)。

5 結(jié)論

以上兩種方法成功解決了低電壓、大電流熱電池產(chǎn)品在性能測(cè)試時(shí)所遇到的問題，實(shí)驗(yàn)證明，兩種方法均行之有效。但現(xiàn)在從安全的角度考慮，多采用增加回路電壓方法，即在測(cè)試回路中串接一個(gè)與其工作電壓相當(dāng)?shù)碾妷涸?，以此保證負(fù)載電壓高于其啟動(dòng)電壓，從而保證被測(cè)電池電性能測(cè)試的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱峰 《中功率電子負(fù)載系統(tǒng)方案說明書》.成都天奧電子設(shè)備有限公司，2009.

（作者單位：貴州梅嶺電源有限公司）