鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年11月22日
目前大量應用的充電電池特性如何?如何給電池測試電量呢?
檢測普通鋅錳干電池的電量是否充足,通常有兩種方法。第一種方法是通過測量電池瞬時短路電流來估算電池的內阻,進而判斷電池電量是否充足;第二種方法是用電流表串聯一只阻值適當的電阻,通過測量電池的放電電流計算出電池內阻,從而判斷電池電量是否充足。
第一種方法的最大優點是簡便,用萬用表的大電流檔就可直接判斷出干電池的電量,缺點是測試電流很大,遠遠超過干電池允許放電電流的極限值,在一定程度上影響干電池使用壽命。第二種方法的優點是測試電流小,安全性好,一般不會對干電池的使用壽命產生不良影響,缺點是較為麻煩。
筆者用MF47型萬用表對一節新2號干電池和一節舊2號干電池分別用上述兩種方法進行測試對比。假設ro是干電池內阻,RO是電流表內阻,用第二種測試方法時,RF是附加的串聯電阻,阻值3Ω,功率2W。
實測結果如下。新2號電池E=1.58V(用2.5V直流電壓檔測量),電壓表內阻為50kΩ,遠大于ro,故可近似認為1.58V是電池的電動勢,或稱開路電壓。用第一種方法時,萬用表置5A直流電流檔,電表內阻RO=0.06Ω,測得電流為3.3A。所以ro+RO=1.58V÷3.3A≈0.48Ω,ro=0.48-0.06=0.42Ω。用第二種方法時,測得電流為0.395A,RF+ro+RO=1.58V÷0.395A=4Ω,電流500mA檔內阻為0.6Ω,所以ro=4-3-0.6=0.4Ω。
舊2號電池用第一種方法測量時,先測得開路電壓E=1.2V,電表內阻RO=6Ω,讀數為6.5mA,萬用表置50mA直流電流檔,ro+RO=1.2V÷0.0065A≈184.6Ω,ro=184.6-6=178.6Ω。用第二種方法,測得電流為6.3mA,ro+RO+RF=1.2V÷0.0063A=190.5Ω,ro=190.5-6-3=181.5Ω。
顯然兩種測試方法的結果基本一致。最終計算結果的微小差別是由于讀數誤差、電阻RF的誤差以及接觸電阻等多方面因素造成的,這種微小誤差不致影響對電池電量的判斷。如果被測電池的容量小、電壓高(例如15V、9V疊層電池),則應將RF的阻值適應增大。
目前大量應用的充電電池包括鉛酸蓄電池、鎳鎘/鎳氫電池、鋰離子/鋰聚合物電池。這幾種電池的特性如表1所示。
鉛酸蓄電池容量大,內阻低(一般400Ah的2V蓄電池內阻大約為0.5mΩ),可進行大電流放電,但是笨重且體積龐大、不便于攜帶,常用在汽車和工業場合。其電極材料含鉛,可對環境造成極大污染。鉛酸蓄電池對充電控制的要求不高,可以進行浮充。
鎳鎘電池容量較大,內阻低、放電電壓平穩,適合作為直流電源。與其他種類的電池相比,鎳鎘電池耐過充電和過放電,操作簡單方便,但是具有記憶效應,應盡量在完全放電之后進行充電。電極材料含有劇毒重金屬鎘,隨著環保要求的提高,其市場份額越來越小。
鎳氫電池是在鎳鎘電池的基礎上發展而來的,采用金屬化氫替代有毒的鎘,在大部分場合可以替代鎳鎘電池。其容量約為鎳鎘電池的1.5~2倍,且沒有記憶效應。相對于鎳氫電池,它對充電控制的要求較高,目前大量使用在一些便攜電子產品中。
其中,S為符號位,20為LSB。如果CR的滿偏值為F,則其LSB的計算公式如下:
(1)
若CR的讀數為M,取樣電阻為值RSNS,則實際的電流值為:
(2)
電流方向由S位確定。若滿偏值F為±64mV,則LSB為±15.625μV;RSNS為10mΩ時最大電流為±6.4A。若M為768,則實際電流為。
ACR為取樣電阻兩端電壓的累積值,典型的16bitACR如表3所示。










