充電電池容量測試儀實現(xiàn)方案

電池容量是衡量電池質(zhì)量的重要指標(biāo)。充電電池的容量測試有很多的方法。可以依據(jù)電池的放電曲線，進行短時間放電，從而粗略得出電池容量。這種方法最大的優(yōu)點是快速，但是充電電池的放電曲線并不具有普遍性，很多劣質(zhì)電池放電初期電壓也很平穩(wěn)，一旦進入中后期，電壓下降非常迅速，所以采用這種方法得出的結(jié)論將非常不準確的。最可靠最準確無誤的還是以標(biāo)準電流放電，全程測量實際放電時間的方式。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(biāo)注都是有統(tǒng)一標(biāo)準的。目前使用最多的是10小時率放電容量與20小時率放電容量兩種。10小時率放電容量就是電池以恒定電流放電，至電量耗盡放電時間能夠維持10個小時左右，這個電流就被稱作10小時率電流(衡量電量用盡的標(biāo)準，不能以電池放電端電壓降低到零為準。電池過度放電，會導(dǎo)致電池容量減少，無法恢復(fù)，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(guī)定，這個可以查閱相關(guān)資料。過度放電與過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)。實時放電的測量方法最大的缺點就是費時費力，因為耗時久這樣測量精度也很容易受到各種外部因素的影響。測量過程中如果用10小時率電流持續(xù)放電時間至少都要在5個小時以上，作這樣長時間的測試更需要足夠的耐心與精力以及充裕的時間。科技的發(fā)展是非常迅速，今天單片機已經(jīng)非常普及了。通過單片機程序控制對放電時間，深度進行自動化控制，就很容易精準測出電池的實際容量，實現(xiàn)整個過程的自動控制。模擬實際放電測量容量的方法雖然對能源有一點浪費，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

　　這個電池容量測試儀由放電電路、單片機控制計時兩個完全獨立部分組合而成。單片機部分制作費時費力，而且市面上單片機已很普及，沒必要親手制作，隨便找一片51單片機實驗板就可以了。放電電路則是比較簡單的，僅由四五只元件構(gòu)成。單片機部分主要負責(zé)對放電時間計時，最終得到一組可靠的數(shù)據(jù)，用于電池性能的考量。

　　這種放電電路的實質(zhì)就是一模擬可控硅。當(dāng)我們將待測電池接入電路相應(yīng)位置時，點按啟動鍵，如果電池尚有余量，則電池兩端放電電壓將維持在設(shè)定值以上，三極管VT1就會瞬間飽和，電池通過電阻R2進行放電。這種電路有可靠精確陡峭的開關(guān)特性，VT1絕對工作于飽和截止兩種狀態(tài)之下。通過可調(diào)電阻對開關(guān)電路臨界值(即充電電池放電終止電壓)進行調(diào)節(jié)設(shè)定，便可適應(yīng)于各種不同類型充電電池的全程保護放電。由于個人的應(yīng)用不需要非常精準的測試結(jié)果，所以實際測試中電池模擬放電原則上還是以快些為好，只需要得到一個大致的電池容量。為了較快完成電池測試過程，這里的電路設(shè)計采用兩小時率電流進行放電。通過對各種電池測量結(jié)果的橫向比較，容量的差異還是顯而易見的，以此作為衡量電池優(yōu)劣的標(biāo)準，就已經(jīng)足夠了。這里以1000mAH、1.2V規(guī)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(yīng)控制在1V以上。放電終止電壓通過可調(diào)電阻R1來調(diào)節(jié)設(shè)定。普通可調(diào)電阻精度較差，且容易產(chǎn)生漂移，會導(dǎo)致設(shè)定好的終止電壓隨時間推移以及使用環(huán)境變化產(chǎn)生較大的波動。為了保證放電終止電壓的精準且易于設(shè)定，R1可以使用3296系列精密可調(diào)電位器。3296多圈可調(diào)精密電位器的可調(diào)范圍一般在50T，所以每圈的調(diào)節(jié)范圍為2%，每轉(zhuǎn)動一度，阻值變化大約0.005%，所以很容易調(diào)節(jié)獲得一個精確、穩(wěn)定的阻值。

　　終止電壓的設(shè)定必須在實際放電過程中進行，負載電阻R2阻值變動，已經(jīng)設(shè)定的終止電壓也會隨之改變，需要重新設(shè)置。具體的調(diào)試方法就不再詳述了，參考一下相關(guān)資料。

　　這個放電電路不需要單獨的工作電源，而且與電池種類沒有相關(guān)性，完全可以適應(yīng)鎘鎳、鎳氫、鋰電池、鉛酸電池各種類型蓄電池的保護性放電，只是需要根據(jù)電池類型以及容量大小重新設(shè)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(yīng)加大一些，同時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(shù)量少，很容易制作。

　　圖2 印刷電路圖