電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀的檢測(cè)方法與校準(zhǔn)不確定度評(píng)定

1、電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀的檢測(cè)方法與校準(zhǔn)不確定度評(píng)定程云斌 李何良 沈琪 歷旻（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200040）摘要：在對(duì)電動(dòng)車(chē)電池容量檢測(cè)儀的功能和原理進(jìn)行了回顧的基礎(chǔ)上，提出了一種檢測(cè)校準(zhǔn)方法，并進(jìn)行了相應(yīng)的不確定度評(píng)定。關(guān)鍵詞：電池容量檢測(cè)儀 檢測(cè)方法 不確定度電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀是分析電池與充電器匹配性能的檢測(cè)系統(tǒng)。所謂匹配性，就是指用不同的充電器，對(duì)同一種電池進(jìn)行若干次充放電實(shí)驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)中電池性能狀態(tài)和充電器充電曲線來(lái)判斷哪種充電器更適合給相應(yīng)的電池充電。在匹配性檢測(cè)中，不僅要考慮到電池的性能（包括電池容量，壽命，充放電時(shí)電流電壓等參數(shù)），同時(shí)還要考慮到充電器

2、的性能（充電電流電壓曲線、最高充電電壓等）。由于，電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀，沒(méi)有相關(guān)的檢定規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范，因此，其校準(zhǔn)參照了直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程和直流數(shù)字電流表檢定規(guī)程。由于各電池容量檢測(cè)儀的信號(hào)不同，采用不同的測(cè)量方式，對(duì)于測(cè)量的可靠性將是十分必要的，也是所用用戶(hù)所希望得到的。特別是在生產(chǎn)研發(fā)過(guò)程中，提高測(cè)量的可靠型對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。1 測(cè)量方法我們對(duì)于直流電壓和直流電流的校準(zhǔn)分別采用了不同的測(cè)量方式。對(duì)于直流電壓的校準(zhǔn)，采用了FLUKE公司的5520A多功能校準(zhǔn)器作為電流源。對(duì)于部分高精度的檢測(cè)裝置，為了確保測(cè)量精度，可以在電流源回路中，串聯(lián)了一個(gè)BZ6標(biāo)準(zhǔn)電阻（萬(wàn)分之一）。

3、使用Aglient公司的34401a型數(shù)字多用表測(cè)量BZ6上的電壓，計(jì)算出實(shí)際輸出的電流值。對(duì)于校準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置，一般可以根據(jù)用戶(hù)要求選擇相應(yīng)的校準(zhǔn)點(diǎn)。如果用戶(hù)沒(méi)有要求，我們認(rèn)為可以在基本量程上均勻的選擇10個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)。在電壓測(cè)量點(diǎn)上，特別要校準(zhǔn)12V,24V,36V,48V等幾個(gè)蓄電池關(guān)聯(lián)的測(cè)量點(diǎn)。電動(dòng)車(chē)電池容量檢測(cè)儀FLUKE5520A多功能校準(zhǔn)器圖1電壓檢測(cè)Aglient 34401a電動(dòng)車(chē)電池容量檢測(cè)儀FLUKE5520A多功能校準(zhǔn)器圖2 電流檢測(cè)Aglient 34401a本文采用圖1的模式檢測(cè)電壓，圖2的模式檢測(cè)電流，并且在負(fù)載電壓12V點(diǎn)以及直流電流1A點(diǎn)為例進(jìn)行討論。2

4、 數(shù)學(xué)模型以Aglinet公司34401a型數(shù)字多用表的標(biāo)準(zhǔn)電壓值為VN，被檢裝置上相應(yīng)示值為Vx，則被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀指示值的誤差可表示為VVx-VN式中，V被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀直流電壓的誤差Vx被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀的直流電壓讀數(shù)VN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表電壓的讀數(shù)以34401a數(shù)字多用表的標(biāo)準(zhǔn)電流值為IN，被檢裝置上的相應(yīng)示值為Ix，則被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀指示值的誤差可表示為IIx-IN式中，I被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀直流電流的誤差I(lǐng)x被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀的直流電流讀數(shù)IN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表電流的讀數(shù)3 方差和傳播系數(shù)依照公式：由式得到方差傳播系數(shù)：由式得

5、到方差：傳播系數(shù)：4 不確定度的來(lái)源采用直接測(cè)量法，主要誤差來(lái)源于數(shù)字多用表和環(huán)境條件變化。由于恒溫實(shí)驗(yàn)室通?？刂圃?0±1，因此，環(huán)境條件變化引入的不確定度可以忽略。而主要考慮數(shù)字多用表引入的不確定度分量。5 不確定度的分析由不確定度來(lái)源可得，總不確定度為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表的不確定度和裝置標(biāo)準(zhǔn)偏差的合成。數(shù)學(xué)模型如下：式中，V總不確定度，U合成不確定度，k總不確定度置信因子，SiA類(lèi)不確定度，UjB類(lèi)不確定度。5.1 A類(lèi)不確定度：在正常工作條件下，對(duì)被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀反復(fù)測(cè)量10次。裝置的標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)學(xué)模型如下：式中，Si裝置的標(biāo)準(zhǔn)偏差xi每次測(cè)量值n重復(fù)測(cè)量次數(shù)各次測(cè)量平均

6、值選擇對(duì)直流電壓12V進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)量，考核被檢電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀的標(biāo)準(zhǔn)差，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表序號(hào)112.02-0.0040.000016212.01-0.0140.000196312.030.0060.000036412.040.0160.000256512.040.0160.000256612.030.0060.000036712.02-0.0040.000016812.02-0.0040.000016912.01-0.0140.0001961012.02-0.0040.00001612.024/平均值的標(biāo)準(zhǔn)差其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.3%。選擇對(duì)直流電流2A進(jìn)行10次重復(fù)測(cè)量，考核被檢

7、電動(dòng)自行車(chē)電池容量檢測(cè)儀的標(biāo)準(zhǔn)差，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表：序號(hào)15.01-0.0190.00036125.02-0.0090.00008135.02-0.0090.00008145.050.0210.00044155.030.0010.00000165.02-0.0090.00008175.040.0110.00012185.030.0010.00000195.030.0010.000001105.040.0110.0001215.029/平均值的標(biāo)準(zhǔn)差其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.4%。5.2 B類(lèi)不確定度根據(jù)Aglient 34401A說(shuō)明書(shū)，直流電壓10V量程 ，直流電壓2A量程 。依據(jù)誤差傳遞原則，在均勻分布情況下，覆蓋因子，則相對(duì)不確定度分量為：直流電壓：直流電流：6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度A、 B標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量間互不相關(guān)，則相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U：將數(shù)據(jù)帶入計(jì)算得：7 擴(kuò)展不確定度置信概率取95%,k取2，則擴(kuò)展不確定度為U。 （k=2） （k=2）因此，本次校準(zhǔn)被檢電池容量檢測(cè)儀，電壓校準(zhǔn)不確定