低电压、大电流热电池性能测试方法解析
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摘要：本文主要介绍了低电压、大电流热电池与常规电压、电流的热电池在电性能测试时的差异之处，同时详细的介绍了该类电池在测试过程中会涉及到的问题及解决方法。
关键词：低电压、大电流电池性能测试；压降；安全
1 引言
随着热电池技术的不断发展，热电池的种类也在快速的增加。比如公司目前生产的型号为RDP-200、RDP-412等热电池，其工作电压为14V±3V；工作电流分别为270A、300A；工作时间分别为200s、250s。如此低电压、大电流的热电池给其性能测试带来许多的问题，如低电压电池在大电流放电时电缆线产生的压降对其性能测试的影响等。
2 电流、电压的基本测量原理
电性能测试的基本原理主要是通过调节电池放电回路中电子负载的负载值，使电池以直流或脉冲方式进行放电，放电过程中测量电池的电流和工作电压，以此判断电池产品的电性能是否满足相关技术条件的要求。
电流测量原理为：被测量电流穿过电流传感器，传感器产生感应电流，感应电流信号经采样电阻变换为电压信号，再经放大器放大和滤波后输出。
电压测量原理为：电压传感器选用电阻堆中不同的电阻的来设定不同的测量量程，电阻的选择通过外部的数字信号控制对应的继电器进行自动切换。被测电压信号经过电压传感器，传感器产生感应电流，感应电流信号经电阻RM变换为电压信号，经放大器放大和滤波后输出。
3 低电压、大电流电池电性能测试方法
低电压、大电流热电池的电性能测试与常规电流、电压的电池测试基本一致，主要是采集热电池在放电过程中的电流和电压。
不同的是由于该类热电池工作电压较低，工作电流较大（分别为270A、300A），工作时间分别为200s、250s，在长距离的导线连接时，导线上所产生的压降非常明显，随着工作时间的推移，电池的工作电压越来越低，最终会导致加在负载上的电压低于其启动电压，从而使电子负载不工作。因此，必须增加电子负载上的电压才能保证电池试验的可靠性，针对这一问题，有以下两种方法。
3.1减小电池产品与电子负载间距的方法
由于热电池在电性能测试时所做的力学试验有多种，这就导致电子负载系统的电流输入端口与正在进行电性能测试的电池间有一段距离，这段距离从3、4米到几十米不等，如此长距离的线路在电流导线上就会产生一定压降。现以摆放电子负载放电系统的房间到摆放振动试验系统的房间的线缆长度为例来说明该类电池在放电时连接线缆上产生的压降对电池性能测试的影响。表1为距离为30米、14V的相同电压在不同电流放电情况下产生的压降。
由表1可知，工作电流越大，电子负载上显示的电压越小，即在电流线上损耗的电压越大，因为由欧姆定律的演变公式U=IR（其中I为导线上通过的电流、R为该导线的电阻）可以得知压降为什么会逐渐增大。由表1也可看出该压降的变化不是完全线性的。
从表1还可以看出一点，那就是当放电电池的工作电流达到250A时，负载上的电压就只有2.69V，而目前公司内的电子负载放电系统的最低工作电压为2.5V。当电流为275A时，负载上的电压就只有1.69V，这已经不满足负载的最低工作电压了。为了解决以上问题，在此类电池电性能测试时应当将该电池的电压电流输出端与电子负载放电系统之间的距离尽量缩短，其在电流线上产生的压降也就随之减少了。表2为两者间距离为3米，14V的相同电压在不同电流放电情况下产生的压降。
表2 距离为3米、14V的相同电压在
不同电流放电情况下产生的压降
由表2可以看出，当电子负载与热电池间距离缩短到3米后，负载上的电压大大增加了，同为275A时，表2中负载上的电压比表1中的高出10.56V，因此在放电过程中电子负载就不会不工作了。
3.2增加回路电压的方法
现在为了解决电子负载上电压过低导致不工作的这一问题，多采用增加放电回路电压，以此增加负载电压的方法。
在测试回路中增加15V电压源后，被测电池就能达到正常工作电流300A，负载电压低的问题得以解决。
4低电压、大电流电池性能测试的注意点
（1）测试线路检查的问题：采用第一种方法（即缩短电池产品与电子负载间距）时，必须严格实行双岗制甚至三岗制，一岗人员负责连接试验线路，应尽量做到井然有序，调试放电程序。二岗人员负责检查测试线路连接的正确性以及各个接点的连接緊固性，以确保放电线路的准确无误。
（2）测试人员、测试设备的安全问题：电子负载放电系统放入力学试验设备房间时，测试人员由于要操作电子负载放电系统，就会与热电池近距离接触，而由于热电池其本身的特性，激活后可能会因为热量过高而发生爆炸，尤其是大电流放电的电池，一旦爆炸，其威力极大。这对测试人员和测试设备的安全造成很大的隐患。针对这一点，在热电池电性能测试时应该设置防爆装置，诸如防护屏、防爆箱等。
（3）电流线连接处的紧固问题：在此类电池的性能测试时，电流线与电池的每一个连接处必须要紧固，不能有松动。
5 结论
以上两种方法成功解决了低电压、大电流热电池产品在性能测试时所遇到的问题，实验证明，两种方法均行之有效。但现在从安全的角度考虑，多采用增加回路电压方法，即在测试回路中串接一个与其工作电压相当的电压源，以此保证负载电压高于其启动电压，从而保证被测电池电性能测试的可靠性。
参考文献
[1] 朱峰 《中功率电子负载系统方案说明书》.成都天奥电子设备有限公司，2009.
（作者单位：贵州梅岭电源有限公司）
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