电动自行车电池容量检测仪的检测方法与校准不确定度评定

1、电动自行车电池容量检测仪的检测方法与校准不确定度评定程云斌 李何良 沈琪 历旻(上海市质量监督检验技术研究院,上海 200040摘要:在对电动车电池容量检测仪的功能和原理进行了回顾的基础上, 提出了一种检测校准 方法,并进行了相应的不确定度评定。关键词:电池容量检测仪 检测方法 不确定度电动自行车电池容量检测仪是分析电池与充电器匹配性能的检测系统。 所谓匹配性, 就 是指用不同的充电器, 对同一种电池进行若干次充放电实验, 根据试验中电池性能状态和充 电器充电曲线来判断哪种充电器更适合给相应的电池充电。 在匹配性检测中, 不仅要考虑到 电池的性能(包括电池容量,寿命,充放电时电流电压等参数 ,

2、同时还要考虑到充电器的 性能(充电电流电压曲线、最高充电电压等 。由于, 电动自行车电池容量检测仪, 没有相关的检定规程和校准规范, 因此, 其校准参 照了直流数字电压表检定规程和直流数字电流表检定规程。由于各电池容量检测仪的信号不同, 采用不同的测量方式, 对于测量的可靠性将是十分 必要的, 也是所用用户所希望得到的。 特别是在生产研发过程中, 提高测量的可靠型对提高 产品质量具有重要的意义。1测量方法我们对于直流电压和直流电流的校准分别采用了不同的测量方式。对于直流电压的校 准, 采用了 FLUKE 公司的 5520A 多功能校准器作为电流源。 对于部分高精度的检测装置, 为 了确保测量精

3、度, 可以在电流源回路中, 串联了一个 BZ6标准电阻 (万分之一 。 使用 Aglient 公司的 34401a 型数字多用表测量 BZ6上的电压,计算出实际输出的电流值。对于校准点的设置, 一般可以根据用户要求选择相应的校准点。 如果用户没有要求, 我 们认为可以在基本量程上均匀的选择 10个测量点进行相应的校准。在电压测量点上,特别 要校准 12V,24V,36V,48V 等几个蓄电池关联的测量点。 图 1电压检测 图 2 电流检测本文采用图 1的模式检测电压, 图 2的模式检测电流, 并且在负载电压 12V 点以及直流 电流 1A 点为例进行讨论。2数学模型以 Aglinet 公司 3

4、4401a 型数字多用表的标准电压值为 VN , 被检装置上相应示值为 Vx ,则被检电动自行车电池容量检测仪指示值的误差可表示为 V =Vx-VN式中, V 被检电动自行车电池容量检测仪直流电压的误差 Vx 被检电动自行车电池容量检测仪的直流电压读数VN 标准数字多用表电压的读数以 34401a 数字多用表的标准电流值为 IN , 被检装置上的相应示值为 Ix , 则被检电 动自行车电池容量检测仪指示值的误差可表示为 I =Ix-IN式中, I 被检电动自行车电池容量检测仪直流电流的误差 Ix 被检电动自行车电池容量检测仪的直流电流读数 IN 标准数字多用表电流的读数3方差和传播系数 依照公

5、式:(i i cX u x f y u222 = 由式得到方差(N N x x cv V u V c V uV c u 22222+=传播系数: (1=x XV f V c (1-=NN V f V c由式得到方差:(N N x x ci I u I c I u I cu 22222+=传播系数: (1=x XV f V c (1-=NN V f V c4不确定度的来源采用直接测量法, 主要误差来源于数字多用表和环境条件变化。 由于恒温实验室通常控 制在 20±1,因此,环境条件变化引入的不确定度可以忽略。而主要考虑数字多用 表引入的不确定度分量。5不确定度的分析由不确定度来源可得,

6、总不确定度为标准数字多用表的不确定度和装置标准偏差的合成。数学模型如下:+=22ji USkV V式中, V 总不确定度, U 合成不确定度, k 总不确定度置信因子, Si A 类不确定度, Uj B 类不确定度。5.1 A 类不确定度:在正常工作条件下,对被检电动自行车电池容量检测仪反复测量 10次。装置的标准偏 差数学模型如下:(112-=n xS ni ii式中, Si 装置的标准偏差 xi 每次测量值 n 重复测量次数各次测量平均值选择对直流电压 12V 进行 10次重复测量, 考核被检电动自行车电池容量检测仪的标准 差,测得数据如下表 =0010. 02iUV S 010. 000

7、10. 01=平均值的标准差 003. 0010. 02=S其相对标准不确定度为 0.3%。选择对直流电流 2A 进行 10次重复测量,考核被检电动自行车电池容量检测仪的标准 差,测得数据如下表: =0013. 02i UA S 012. 00013. 03=平均值的标准差 004. 0012. 04=S其相对标准不确定度为 0.4%。5.2 B类不确定度根据 Aglient 34401A说明书,直流电压 10V 量程 %025. 01=U ,直流电压 2A 量程 %25. 02=U 。依据误差传递原则,在均匀分布情况下,覆盖因子 3=k ,则相对不确定度分量为: 直流电压:%014. 03025. 01=U直流电流:%14. 0325. 02=U6合成标准不确定度A 、 B 标准不确定度分量间互不相关,则相对合成标准不确定度 U : 2122U S U V += 2224U S U I +=将数据带入计算得:(%42. 0%14. 0%4. 022=+=I U7 扩展不确定度置信概率取 95%,k取 2,则扩展不确定度为 U 。(k=2(k=2因此,本次校准被检电池容量检测仪,电压校准不确定度为 0.6%,电流校准不确定度 为 0.8%.参考文献: JJF1059-1999 测量不确定度与表示 GB177