充電電池容量測試儀實(shí)現方案

電池容量是衡量電池質(zhì)量的重要指標。充電電池的容量測試有很多的方法?？梢砸罁姵氐姆烹娗€(xiàn)，進(jìn)行短時(shí)間放電，從而粗略得出電池容量。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是快速，但是充電電池的放電曲線(xiàn)并不具有普遍性，很多劣質(zhì)電池放電初期電壓也很平穩，一旦進(jìn)入中后期，電壓下降非常迅速，所以采用這種方法得出的結論將非常不準確的。最可靠最準確無(wú)誤的還是以標準電流放電，全程測量實(shí)際放電時(shí)間的方式。不同的放電電流，充電電池最終能夠釋放出的電量是不同的，有一定的差距。蓄電池的容量標注都是有統一標準的。目前使用最多的是10小時(shí)率放電容量與20小時(shí)率放電容量?jì)煞N。10小時(shí)率放電容量就是電池以恒定電流放電，至電量耗盡放電時(shí)間能夠維持10個(gè)小時(shí)左右，這個(gè)電流就被稱(chēng)作10小時(shí)率電流(衡量電量用盡的標準，不能以電池放電端電壓降低到零為準。電池過(guò)度放電，會(huì )導致電池容量減少，無(wú)法恢復，乃至提早損壞、完全失效。所以每種電池放電終止電壓都有嚴格的規定，這個(gè)可以查閱相關(guān)資料。過(guò)度放電與過(guò)度充電是造成充電電池不能達到使用年限、提前報廢的主要原因)。實(shí)時(shí)放電的測量方法最大的缺點(diǎn)就是費時(shí)費力，因為耗時(shí)久這樣測量精度也很容易受到各種外部因素的影響。測量過(guò)程中如果用10小時(shí)率電流持續放電時(shí)間至少都要在5個(gè)小時(shí)以上，作這樣長(cháng)時(shí)間的測試更需要足夠的耐心與精力以及充裕的時(shí)間?？萍嫉陌l(fā)展是非常迅速，今天單片機已經(jīng)非常普及了。通過(guò)單片機程序控制對放電時(shí)間，深度進(jìn)行自動(dòng)化控制，就很容易精準測出電池的實(shí)際容量，實(shí)現整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)控制。模擬實(shí)際放電測量容量的方法雖然對能源有一點(diǎn)浪費，但是對于1A、2A以下的小容量充電電池還是完全可行的，對大容量電池進(jìn)行抽樣檢查也是很有必要。

　　下面介紹的電池容量測試儀采用89S51作為控制芯片，圖1就是硬件的電路原理圖。

　　圖1 硬件的電路原理圖

　　這個(gè)電池容量測試儀由放電電路、單片機控制計時(shí)兩個(gè)完全獨立部分組合而成。單片機部分制作費時(shí)費力，而且市面上單片機已很普及，沒(méi)必要親手制作，隨便找一片51單片機實(shí)驗板就可以了。放電電路則是比較簡(jiǎn)單的，僅由四五只元件構成。單片機部分主要負責對放電時(shí)間計時(shí)，最終得到一組可靠的數據，用于電池性能的考量。

　　這種放電電路的實(shí)質(zhì)就是一模擬可控硅。當我們將待測電池接入電路相應位置時(shí)，點(diǎn)按啟動(dòng)鍵，如果電池尚有余量，則電池兩端放電電壓將維持在設定值以上，三極管VT1就會(huì )瞬間飽和，電池通過(guò)電阻R2進(jìn)行放電。這種電路有可靠精確陡峭的開(kāi)關(guān)特性，VT1絕對工作于飽和截止兩種狀態(tài)之下。通過(guò)可調電阻對開(kāi)關(guān)電路臨界值(即充電電池放電終止電壓)進(jìn)行調節設定，便可適應于各種不同類(lèi)型充電電池的全程保護放電。由于個(gè)人的應用不需要非常精準的測試結果，所以實(shí)際測試中電池模擬放電原則上還是以快些為好，只需要得到一個(gè)大致的電池容量。為了較快完成電池測試過(guò)程，這里的電路設計采用兩小時(shí)率電流進(jìn)行放電。通過(guò)對各種電池測量結果的橫向比較，容量的差異還是顯而易見(jiàn)的，以此作為衡量電池優(yōu)劣的標準，就已經(jīng)足夠了。這里以1000mAH、1.2V規格鎳氫電池測試為例，放電電流500mA就需要采用2Ω的放電電阻，電池終止放電電壓應控制在1V以上。放電終止電壓通過(guò)可調電阻R1來(lái)調節設定。普通可調電阻精度較差，且容易產(chǎn)生漂移，會(huì )導致設定好的終止電壓隨時(shí)間推移以及使用環(huán)境變化產(chǎn)生較大的波動(dòng)。為了保證放電終止電壓的精準且易于設定，R1可以使用3296系列精密可調電位器。3296多圈可調精密電位器的可調范圍一般在50T，所以每圈的調節范圍為2%，每轉動(dòng)一度，阻值變化大約0.005%，所以很容易調節獲得一個(gè)精確、穩定的阻值。

　　終止電壓的設定必須在實(shí)際放電過(guò)程中進(jìn)行，負載電阻R2阻值變動(dòng)，已經(jīng)設定的終止電壓也會(huì )隨之改變，需要重新設置。具體的調試方法就不再詳述了，參考一下相關(guān)資料。

　　這個(gè)放電電路不需要單獨的工作電源，而且與電池種類(lèi)沒(méi)有相關(guān)性，完全可以適應鎘鎳、鎳氫、鋰電池、鉛酸電池各種類(lèi)型蓄電池的保護性放電，只是需要根據電池類(lèi)型以及容量大小重新設置電路的終止電壓及放電電流。如果電池容量相對較高，那么三極管VT1、VT2的耗散功率也要相應加大一些，同時(shí)不要忘了加大負載電阻R2的功率。

　　圖2是放電電路的印刷電路圖，元件數量少，很容易制作。

　　圖2 印刷電路圖