电池测试系统电压测量技术应用及校准方法探讨

摘 要：随着社会经济的不断发展，蓄电池技术的发展也极为迅速，而且很多行业都应用到蓄电池，串联蓄电池也得到广泛的应用和发展，其是将多个电池串联在一起来达到电压的要求，同时也能够提升电池的使用时间，当然，在这个过程中也可能出现电池电压过高或偏低的现象，这就需要在使用前对电池的电压进行测量，确保电池电压能够达到标准要求。而行业内普遍采用的电池测试系统正是监测电池电压的准确度及稳定与否的重要工具，如何从源头保证电池电压的准确度就显得极其重要了，文章将主要以此为出发点进行分析。

关键词：电池电压；电池测试系统；电池电压校准方法

1 电池测试系统电压测量技术应用的特点

现今精密电池测试系统电压测量技术的特点主要有以下几方面[1]。（1）该系统在运行的过程中，可以根据运行的环境温度，并对主回路导线的电阻进行实时校正，确保主回路导线电阻的适应性。（2）电池测试系统无噪音开关，而且，开关次数也不会受到限制，不仅具有较高的稳定性，其重量和体积也较小，并不会对系统造成任何影响。（3）具有较强的抗干扰性能，进一步保证电池运行的可靠性和安全性。（4）电池测试系统电压测量技术，能够结合电池的实际运行情况，对其运行性能进行分析，及时发现性能缺陷，并采取有效的处理措施，确保电池在最佳状态下运行。

2 电池测试系统电压测量技术分析

2.1 差模测量与共模测量

差模测量与共模测量是电池测试系统电压测量的主要方法，应用范围极为广泛[2]。如果从测量精确度来对两种测量方法进行分析的话，共模测量主要以相对参考点为主，利用精度电阻等比例衰减的方式对各个电压点进行测量，然后再将各个测量值依次相减来得出各节电池的电压值。从测量方式来看，该方法操作简单，但是，测量精度却不高，大多将其应用到对测量经济要求不高的测量工作中，或是串联电池较少的情况下，这样才不会对电池各节点电压测量的准确性造成影响。而差模测量方式，主要是应用继电器设备来选用单节电池，并对其进行直接的测量，这样就能保证每次测量都是单独对一个电池进行直接测量，测量精度非常高，更适合用到串联数量较多的电池测量中，从而有效的提升电池测试的工作效率。

2.2 浮动地技术测量

在对电池进行测试测量的过程中，大多都为电池组，而在这些串联的电池组中有的电压已经达到几十伏，还有更高的已经超过百伏，已经超出了电池测试系统电压测量的模拟开关正常工作电压，因此，对这类高伏电压电池组进行测量的过程中，必须采取有效的电压测量方法，这样才能确保电池组电压测量的准确性和有效性[3]。浮动地技术是电池测试系统电压测量方法之一，针对高伏电压的电池组测量有着很高的效率。浮动地技术测量可以对当前测量电压数据进行分析，并自动判断当前测量电位是否能够达到电池的测量要求，如果符合要求的话，将会起到A/D对其进行测量，当然，如果在这个过程中电位与实际电池电压测量要求不符，过高或过低的话，将会通过系统控制器再经过D/A对地点位行浮动进行控制，从而有效的提升电池测量的有效性。另外，在使用浮动地技术对电池组进行测量的过程中需要注意的是，要结合现场实际的情况来取测量值，虽然浮动地技术测量方法具有很高的测量精度，但是，在正常使用的过程中，电位也经常会受到现场其他因素的干扰而影响到电池组的测量效果，影响到测量精度，因此，在这种情况下，必须找出影响测量精度的原因，并及时处理，提高电池测试系统电压测量方法实施的有效性和准确性，提高测量精度。

2.3 直接采样法

直接采样法是电池测试系统电压测量的重要方法之一，主要是运用线性运算放大器来组成相应的线性采样电路，再经过测试系统的模拟开关来选通采样的通道，再利用嵌入式微处理器的运用，将电压跟随器送入到微处理器中[4-5]。当然，电池测试系统电压测量使用的微处理器片内必须集成ADC技术，这样在采样的过程中，就无需外加采用保持电路，不仅节省了大量的资源，而且提高了测量的准确性、可靠性也有着一定的保障。另外，在采用直接采样法对电池组进行测量的过程中，可以根据电池组总电压大小的情况，来选择合理的方法倍数，而且，在这个过程中也无需改变地电位或电阻分压网络等，这样就可以随意对任何串联电池组中的一个电池电压进行测量，具有较高精确性。

3 电池测试系统校准方法探讨

根据电池测试系统电压测量的特点，我们主要采用的方法有标准电源电压法、标准电压表法。具体到实际操作的时候，可分为如下几种方式：

第一种采用精密稳定的标准电压源，大多数电池测试系统有直接测量的功能，此时采用一台标准源可以直接输出得到对应的示值，从而得到电池测试系统的电压测量误差。

但现在市面上还有很大一部分测试系统没有直接测量功能，或者需要精确的对应充电电压和放电电压采样时，则第一种方法局限性就出来了，根据作者多年的经验，标准电压源的带载能力一般都很难达到电池测试系统的要求，而且很容易损坏昂贵的标准源，而一般的符合带载能力的电压源的精确度又达不到电池测试系统充放电电压的要求，此时就可以采用电压源和标准电压表的组合来校准电池测试系统的充放电电压。标准电压表监控电源的电压和电池测试系统的充放电电压示值比较得出误差值，但注意采取该方法校准时，标准电压表的采样端要尽量和电池测试系统的电压采样端靠近，以消除导线误差。

由于电池充电的性能特點，客户常常采用恒流充电的方式，此时由于回路必须通过电流，采用的电源往往会要求了较大容量，这样电源体积会比较大，而客户一般都会要求我们到现场计量，这样就造成了很大的不便。为了解决这种问题，我们就采用了标准电阻采样法，电池测试系统电流端通过串联一个合适的采样电阻，然后用一个标准的电压表（我们用的是六位半万用表34410或8846）测量采样两端电压，但注意电压采样端要位于电流采样两端的内侧，这样可以达到很高的测量精度，但是要注意电池测试系统采取两端采样法时要考虑规避线阻的影响。

4 结束语

综上所述，电池测试系统测量方法的不同会影响到测量电池电压的精度，不同测量方法在一定的应用环境下都有着一定的优势，但是相对的也会存在一些缺陷。文章通过对差模测量与共模测量、浮动地技术测量、直接采样法、V/F测量方法等常用的电池测试系统测量技术的介绍，以及结合作者多年的工作经验，对电池测试系统的电压校准方法及技巧进行了具体的分析和探讨，希望文章的探讨能对广大的电池电压计量工作者提供一点帮助。

参考文献

[1]张丽霞，李和明，颜湘武，等.切比雪夫滤波器在动力蓄电池组检测中的应用[J].电工技术学报，2008（3）.

[2]李运姣，任苗苗，韩强，等.热处理过程中锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的结构变化及电化学性能[J].中国有色金属学报，2014（7）.

[3]黄妙华，严永刚，朱立明.改进BP神经网络的磷酸铁锂电池SOC估算[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2014（6）.

[4]丁伏林.可充电电池综合检测仪的校准方法[A].江苏省计量测试学术论文集（2011）[C].2011（9）.

[5]王斌.地磁导航综合检测仪的实现及其精确校准技术的研究[D].杭州电子科技大学，2011（4）.

作者简介：谭志松，身份证号：431028198503052018。