電池測(cè)試方法淺析

開發(fā)新電池化學(xué)配方和電池制造工藝固然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但還有幾項(xiàng)較為乏味而又特別耗費(fèi)時(shí)間的麻煩事對(duì)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)也同樣重要。這包括視應(yīng)用場(chǎng)合而選用正確的化學(xué)配方；為充電器和電池組詳細(xì)規(guī)定規(guī)格；對(duì)銷售樣品進(jìn)行評(píng)估和質(zhì)量檢驗(yàn)。

當(dāng)您想收集的信息時(shí)，如果對(duì)電池快速充、放電，便會(huì)引起數(shù)據(jù)嚴(yán)重錯(cuò)誤。操之過(guò)急，反而容易損壞所測(cè)試的電池，甚至帶來(lái)失火或其他嚴(yán)重的后果。當(dāng)然，假如您僅僅想要確認(rèn)使用過(guò)的電池是否能再使用，或者新的電池是否適合發(fā)貨，就不用進(jìn)行很廣泛的測(cè)試。在這種情況下，只需快速、直接、安全和相對(duì)的測(cè)試就可以了。誠(chéng)然，對(duì)于一些剛剛生產(chǎn)出來(lái)的電池，特別是鎳鎘和鎳金屬氫化物的電池，道德就要慢慢地對(duì)電池進(jìn)行充電至滿為此，才能進(jìn)行有效的快速測(cè)試。有時(shí)候甚至還要求對(duì)電池進(jìn)行幾次充電放電，再讓電池“休息”幾個(gè)小時(shí)，方能取得有效的測(cè)試結(jié)果。

一、            功能測(cè)試仍是常用手段

對(duì)手持式和便攜式設(shè)備所用充電電池進(jìn)行的評(píng)估和質(zhì)量測(cè)試，大多數(shù)都涉及功

能測(cè)試。例如，將電池在各種條件下重復(fù)充電放電，以模擬這些電池所面臨的現(xiàn)場(chǎng)條件。測(cè)試時(shí)除了考慮環(huán)境的變化之外，還必須考慮到充電器、電池和耗電設(shè)備的先、后取樣都各有不同。

這個(gè)做法可能聽起來(lái)有些笨拙，而且是老生常談，但對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品所用

的電池來(lái)說(shuō)，還沒有其他的辦法證明是更適合的。業(yè)內(nèi)還沒有可靠的數(shù)學(xué)模式 描述電池、充電器和負(fù)載在各種不同條件下所表現(xiàn)的特性。另外，即使有了適合的數(shù)學(xué)模式，還要花很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)建立設(shè)計(jì)人員、市場(chǎng)銷售人員和質(zhì)量保證人員對(duì)這些模式的信心。

在一些特殊場(chǎng)合下，例如發(fā)射通信衛(wèi)星之前的測(cè)試。倒是有種種不同的方法證明是切實(shí)可行的。在這類應(yīng)用項(xiàng)目中，通常用電池仿真器來(lái)代替實(shí)際的電池作為待測(cè)航天器的功率源。電池仿真器利用計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行電池的數(shù)學(xué)模型，并控制可編程的電源和電子負(fù)載，盡管電池制造商未能提供很合適的商品電池性能模型，但終究為航天器價(jià)值不菲而且*的供電電池提供了性能模型。因此，在預(yù)演測(cè)試期間便可以從價(jià)值百萬(wàn)美元的電池系統(tǒng)的仿真電池取得電源，而無(wú)須耗用昂貴的電池本身。采用電池仿真器，還可以避免在航天器核試驗(yàn)期間使用真正電池所帶來(lái)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。衛(wèi)生供電系統(tǒng)往往包含有太陽(yáng)能電池板蓄電系統(tǒng)，但其面積太大，很難在測(cè)試地點(diǎn)真正接受日照。

二、            脈動(dòng)負(fù)載和間斷使用時(shí)的測(cè)試方法

即使沒有出現(xiàn)嶄新的測(cè)試概念，平凡場(chǎng)合用電池的測(cè)試，也并非一成不變的。的自

動(dòng)化測(cè)試設(shè)備和軟件已獲廣泛接納，測(cè)試工作日趨簡(jiǎn)化，且比幾年前更為簡(jiǎn)易、不費(fèi)力和。另外，現(xiàn)在一些由電池驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，其特性已提高到可以有限度地加速其周期壽命的測(cè)試。

例如，當(dāng)一個(gè)用戶正在對(duì)話時(shí)，移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）通常使用的時(shí)分多址（TDMA）蜂窩中的電池必須提供約576μs持續(xù)周期而占空度為12.5%的負(fù)載電池脈沖。該脈沖電流一般為脈沖之間電池的10倍左右。當(dāng)嗇電池釋放的電流時(shí)，內(nèi)部損耗便增加，降低了電池供向外部負(fù)載的能量。因此，增加瞬時(shí)負(fù)載電池并不是加速測(cè)試的有效辦法。然而，只要能保持恒定的瞬時(shí)負(fù)載電流，就能有效實(shí)現(xiàn)雙倍占空度的測(cè)試。另一種有效的測(cè)試方法，就是假設(shè)每個(gè)小時(shí)內(nèi)使用30分鐘，盡管每個(gè)小時(shí)工作5分鐘已足以地代表實(shí)際使用。將較高脈沖占空度與較高使用時(shí)數(shù)相結(jié)合，從而以12倍因子縮短耗盡電池充電電荷所要花的時(shí)間。當(dāng)然，這些技術(shù)僅僅應(yīng)用于那些為較低占空度的永動(dòng)負(fù)載供電的電池，通常只是間斷使用，或兩種情況兼有。

測(cè)量終端電壓，是確定電池充電情況的常用方法。但該技術(shù)在建立耗盡電荷需時(shí)多少方面會(huì)引起混亂。有一件事，即當(dāng)終端電壓降低至設(shè)定的動(dòng)作極限值以下時(shí)，如果即時(shí)撤去負(fù)載但繼續(xù)監(jiān)測(cè)電壓，就會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓升高有一個(gè)別臺(tái)階，接著大多數(shù)就逐漸恢復(fù)。這個(gè)電壓臺(tái)階不代表電荷恢復(fù)。它的產(chǎn)生只是因?yàn)楫?dāng)電池輸出電流降到零時(shí)電池的內(nèi)部電阻壓降IR變?yōu)榱恪Ａ硗猓饾u恢復(fù)與此毫不相干，當(dāng)重新加載時(shí)，它便會(huì)很快地逆轉(zhuǎn)。只有當(dāng)再充電時(shí)，電池的電荷才得以恢復(fù)。