蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀校準(zhǔn)方法的研究

阮 湘，王 鋒，藍(lán)日彪

（河池市計量測試研究所，廣西 河池 547000）

0 引 言

蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀是集充電、放電、單體監(jiān)測為一體的設(shè)備，可設(shè)定電壓、電流、時間、容量等參數(shù)[1]，自動完成蓄電池組各種參數(shù)的測試、監(jiān)控。充/放電完畢，檢測的數(shù)據(jù)可通過通信接口經(jīng)數(shù)據(jù)線直接上傳至PC機(jī)或現(xiàn)場將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至U盤，為分析電池性能提供了科學(xué)的依據(jù)。中國是世界上蓄電池的生產(chǎn)和使用大國。隨著人們生活水平的不斷提高，電動自行車、電動助力車、電動摩托車的興起，電動車行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈已顯示出旺盛生命與活力。蓄電池[2]作為我國重要配套支柱產(chǎn)業(yè)之一，已發(fā)展成為百姓生活中必不可少的能量供給工具。為此，廣大消費(fèi)者對蓄電池性能及質(zhì)量狀況普遍關(guān)注。蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀是檢測蓄電池質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，目前，國家尚未頒布此類設(shè)備的國家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，對蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀的監(jiān)管缺乏依據(jù)，為確保蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀量值傳遞的準(zhǔn)確統(tǒng)一，規(guī)范蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀校準(zhǔn)方法，對蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀校準(zhǔn)方法進(jìn)行了研究，從而實現(xiàn)對該設(shè)備計量特性的評定。

1 蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀原理

蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀工作時，具有恒流定電壓放電、恒流定時間放電、恒壓限流充電、恒流充電、充放循環(huán)等功能[2]，其原理框圖如圖1所示。

圖1 蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀原理結(jié)構(gòu)框圖

2 校準(zhǔn)條件[3]

2.1 環(huán)境條件

環(huán)境溫度：10～30℃；

相對濕度：20%～80%；

電源電壓：220±22V；

電源頻率：50±0.5Hz；

設(shè)備要置于通風(fēng)處，防潮，防重壓，周圍環(huán)境無影響儀器正常工作的電磁場干擾。

2.2 校準(zhǔn)的主要設(shè)備

（1）標(biāo)準(zhǔn)直流電流表，測量范圍為0A～測試儀額定電流，準(zhǔn)確度等級為0.5級。

（2）標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表，測量范圍為0～400V，準(zhǔn)確度等級為0.5級。

（3）標(biāo)準(zhǔn)直流電流源，測量范圍為0～30A，準(zhǔn)確度等級為0.5級。

（4）標(biāo)準(zhǔn)直流電壓源，測量范圍為0～400V，準(zhǔn)確度等級為0.5級。

（5）絕緣電阻表，測量范圍為0～1 000MΩ，準(zhǔn)確度等級為10級。

（6）標(biāo)準(zhǔn)秒表，準(zhǔn)確度不低于0.1s。

2.3 對設(shè)備的要求

（1）校準(zhǔn)裝置所用標(biāo)準(zhǔn)器具必須經(jīng)過量值溯源，并在有效期內(nèi)；

（2）校準(zhǔn)裝置的測量范圍能覆蓋被校測試儀的測量范圍，校準(zhǔn)所用裝置的最大允許誤差應(yīng)不大于被校測試儀最大允許誤差的1/3；

（3）校準(zhǔn)裝置的分辨力應(yīng)為被校測試儀基本誤差的1/5；

（4）校準(zhǔn)裝置系統(tǒng)（包括測量線路）應(yīng)有良好的屏蔽和接地措施，并遠(yuǎn)離強(qiáng)電、磁場，以避免外界干擾。

3 校準(zhǔn)項目

3.1 校準(zhǔn)項目

外觀檢查、通電檢查、絕緣電阻、電流基本誤差、電壓基本誤差、計時基本誤差、容量[2]基本誤差。

3.2 校準(zhǔn)點的選取原則

考慮到測試儀的線性誤差，應(yīng)均勻地選擇校準(zhǔn)點。一般取不少于5個校準(zhǔn)點。

4 校準(zhǔn)前的檢查

4.1 外觀檢查

用目視和觸摸的方法檢查，應(yīng)符合如下要求：

（1）測試儀外觀結(jié)構(gòu)完好，各種功能開關(guān)、按鍵應(yīng)靈敏可靠，外露件不應(yīng)損壞或脫落，附件齊全。

（2）測試儀面板機(jī)殼或銘牌上應(yīng)有以下主要標(biāo)志和符號：儀器名稱、制造廠名、規(guī)格型號、出廠編號、以及其他保證其正確使用的信息，且不應(yīng)有可能引起測量錯誤和影響準(zhǔn)確度的缺陷。

（3）測試儀輸出端必須有明顯的電壓、電流及其他必要的標(biāo)志，低端接地的測試儀也要有明確的標(biāo)志。

4.2 通電檢查

接通電源，按規(guī)定時間預(yù)熱后進(jìn)行通電檢查，應(yīng)符合如下要求：

（1）測試儀供電電源電壓和頻率、電源保險絲的熔斷電流應(yīng)符合要求。按測試儀使用說明書的要求通電預(yù)熱，檢查電氣工作性能。

（2）對預(yù)熱后的測試儀從低量程到高量程依次輸入或輸出適當(dāng)信號，檢查手動或自動量程轉(zhuǎn)換工作是否正常；數(shù)字鍵盤及各功能鍵使用設(shè)置是否正常；改變輸入或輸出信號，觀察顯示讀數(shù)是否連續(xù)，有無疊字或不亮現(xiàn)象。

4.3 絕緣電阻測量

被校測試儀處于非工作狀態(tài)，電源開關(guān)和直流輸出開關(guān)置于接通位置，分別在電源輸入端和機(jī)殼之間、測量/輸出端和機(jī)殼之間施加500V試驗電壓，測得絕緣電阻應(yīng)大于20MΩ。

5 校準(zhǔn)方法

5.1 電流基本誤差

電流基本誤差的獲得有多種方法，這里只介紹標(biāo)準(zhǔn)電流表比較法[4]：

（1）在蓄電池充電狀態(tài)下，按圖2連接。

（2）在蓄電池放電狀態(tài)下，按圖3連接。

（3）連接要求。連接時應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)電流表和蓄電池的正負(fù)極及測試儀所設(shè)置的充電測試或放電測試狀態(tài)。

按選定的校準(zhǔn)點，按由小到大的順序依次進(jìn)行校準(zhǔn)，記錄標(biāo)準(zhǔn)表及被校測試儀的示值。

（4）電流基本誤差按公式（1）計算[5]：

圖2 蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀置于充電測試狀態(tài)接線圖

圖3 蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀置于放電測試狀態(tài)接線圖

式中：γA——基本誤差，%；

Ax——被校測試儀顯示的電流值，A；

An——標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備顯示的電流值，A。

（5）計算要求。被校測試儀的測量數(shù)據(jù)不少于3次，并取各次測量數(shù)據(jù)的誤差極限作為被校設(shè)備的基本誤差。

蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀的電流基本誤差不超過說明書的技術(shù)要求。

5.2 電壓基本誤差[6]

這里只介紹標(biāo)準(zhǔn)電壓表比較法，電路按圖4連接。

圖4 測試儀置于充電測試或放電測試狀態(tài)接線圖

（1）連接要求。連接時應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)電壓表和蓄電池的正負(fù)極及測試儀所設(shè)置的充電測試或放電測試狀態(tài)。

按選定的校準(zhǔn)點，按由小到大的順序依次進(jìn)行校準(zhǔn)，記錄標(biāo)準(zhǔn)表及被校測試儀的示值。

（2）電壓基本誤差按式（2）計算[5]：

式中：γU——基本誤差，%；

Ux——被校測試儀顯示的電壓值，V；

Un——標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備顯示的電壓值，V。

（3）計算要求。被校測試儀的測量數(shù)據(jù)不少于3次，并取各次測量數(shù)據(jù)的誤差極限作為被校設(shè)備的基本誤差。

測試儀的電壓基本誤差不超過說明書的技術(shù)要求。

5.3 計時基本誤差[7]

用標(biāo)準(zhǔn)秒表與測試儀設(shè)定（顯示）時間進(jìn)行對時并記錄。計時誤差按式（3）計算：

式中：Te——計時誤差，s；

Ts——測試儀的時間設(shè)定（顯示）值，s；

TA——標(biāo)準(zhǔn)秒表顯示值，s。

5.4 容量基本誤差

容量誤差按式（4）計算：

式中：Ce——容量誤差，A·h；

Cn——測試儀的顯示值，A·h；

IA——標(biāo)準(zhǔn)電流源輸出的恒定電流值，A；

TA——標(biāo)準(zhǔn)秒表示值，s。

6 結(jié)束語

通過對蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀校準(zhǔn)方法的研究，制定了廣西地方計量技術(shù)規(guī)范JJF（桂）33-2012《蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀校準(zhǔn)規(guī)范》[8]，使蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀有了校準(zhǔn)的依據(jù)，確保了該設(shè)備在使用中的量值統(tǒng)一，填補(bǔ)了蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀無校準(zhǔn)規(guī)范的空白，為監(jiān)管部門實施計量管理提供技術(shù)支撐。

[1]JJF 1001—2011通用計量術(shù)語及定義[S].北京：中國計量出版社，2011.

[2]GB 2900.11—1988蓄電池名詞術(shù)語[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1988.

[3]GB/T7676.1—1998直接作用模擬指示電測量儀表及其附件[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[4]JJG 598—1989直流數(shù)字電流表（試行）[S].北京：中國計量出版社，1989.

[5]JJG 124—2005電流表、電壓表、功率表及電阻表[S].北京：中國計量出版社，2005.

[6]JJG 315—1983直流數(shù)字電壓表（試行）[S].北京：中國計量出版社，1983.

[7]JJG 9—2005通用電子計時計費(fèi)器[S].廣西質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2005.

[8]JJF 33—2012蓄電池綜合參數(shù)自動測試儀校準(zhǔn)規(guī)范[S].廣西質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2012.