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几天来,终于初步完成了对几种国产的Ni-MH电池的充放电特性和容量的测试。
先看看测试设备吧,很简单的:
测试中用了一个恒流源对电池放电。这个恒流源进行测试,当放电电压在3.9V到11V内变动时,恒流源的放电电流不变。
电压升高到6.3V,电流仍然是960ma
电压再升高,电流还是不变,功率耗散在稳流器件上了。 所以,这个恒流源保证了对电池测试中放电电流不变。
用恒流源放电与其他负载放电进行测试有以下好处:
1)由于电池在放电时,端电压会有一个变化范围,如果用电阻负载时,放电电流就也会变化,这样不便于对电池容量的计算。
2)电池和电池合的接触电阻,在大电流放电时不容忽视,这个接触电阻也是负载电阻的一部分,然后这个接触电阻的阻值不好测,结果误差增大;用恒流源放电,接触电阻的影响不复存在。
我制作的恒流源电流为960ma,本来想做1000ma的,由于功率较大的电阻不好找,用了4个5.1欧的电阻并联,实测电流960ma。这个电流是比较接近数码相机的平均工作电流的。
先说明一下:这里我用于测试的电池,基本是全新的,即使不是全新,充放电次数一般不超过30次。
第一种电池:GP1300
GP1300电池,是我用了几年的镍氢电池,感觉比老的镍镉电池好多了。
看看它的放电曲线吧:
对放电曲线说明一下:Y轴是4节电池串联后的电压,单位mV,X轴是放电时间,单位分钟。 GP1300放电时间是61分钟
充满电的电池,放置几个小时以后,空载电压测得5507,接上负载以后快速下跌,我是在接负载以后1分钟开始记录的,实际测得GP1300的电池是其标称容量的75%。由于电池的容量一般是以20小时放电计算的,在大电流放电时,放电寿命就会降低,另外在测试时的环境温度也比标准要低……
所以我这里的测试,只作为各种电池的对比,对DC用户来说,有参考意义。
第二种电池,SUPPO1400
suppo1400放电曲线
这个电池测下来,确实超过了GP1300。82分钟的放电,达到了标称容量的94%。这种工业封装的电池比较适合大电流放电。 查了一下原始记录,应该是81分钟。 (由EXECL转过来的图,X轴坐标不是很清晰)
第三种电池:LEIEL1600
它的放电曲线
放电时间86分钟(3983),达到标称功率的86% 。这个电池9元一节,还是超值的。
第四种电池:兰色的无牌电池
也是工业封装,不是平底,上面有点阵打的字(Ni-MH AA 1400mAH) 。
看它的放电曲线
这个电池我对它没有信心了,估计这里起码有一节电池性能很差。
下面集中把以上四种电池的充电曲线一起放出来:
GP1300充电曲线
suppo电池充电曲线
LEIEL电池充电曲线
兰色无牌电池充电曲线
总结:
所有充电曲线均是对电池960ma恒流充电的。
那为什么以3900为放电结束的界限? 我并没有刻意把3900作为放电结束的界限,我只是发现到达该电压以后,电池电压跌幅更加快了。(即使这个恒流源超出了工作区,电流线性快速下降)
实际上,我的放电曲线Y轴取了变化段,如果Y取电压0-5V,这个曲线段还是比较平坦的。 对DC而言,每个品牌的特性有区别的,能够低到多少,会有区别。 还有一个不可忽略的是电池合的接触电阻,我这个电池合看起来还是可以的,但我估计每个接点平均接触电阻是0.05欧,那么总体接触电阻就有0.4欧,这上面压降就有0.4V。 放电曲线可以看到,一般在开始的8分钟里,电压下跌比较快,然后有一段比较长的稳定区,(甚至有比较长的时间,每分钟只跌1mv,每分钟跌幅小于0.1%);到放电后期,电压下跌又加快,那么这里的3900大概是每分钟下跌达到和超过1%的分界。
电池放完电以后,去掉负载,电池电压会逐步上升,恢复到1.2V左右。 测试LEIEL电池,放电86分钟以后,测得电压3987,然后去掉负载,20分钟以后,电池空载电压为4796,还在缓慢上升。
有一节是坏的吧? 从充放电曲线看,兰色无牌电池,有一节性能不好,这是肯定的。 在测试过程中,开始一次,放电7分钟就不行了,挑出那节电池,估计是没有充满电,以后个别补充,再一起慢冲48小时,放置24小时,测得上述曲线。
以LEIEL电池的充放电为例,取电池充放电最平稳的曲线中段。充放电时,4节串联的电池端电压相差约1600mv。 我认为该电压差是由电池的内阻和接触电阻造成的,所以电池内阻和接触电阻的总和约有0.8欧。
另外,当用960ma的大电流用恒流方式对电池快充时,发现电池的温升很小,在充电的前2/3时间内,基本难以觉察电池的温升,结束时也只是微热。
为了测比较完整的充电曲线,使电池有少许的过充。 可以看出,快充到一定时间(基本充满)时,电池电压有一个明显的拐点。 充电时的曲线具有放电时相似的特性,起始时dv/dt较大,中间小,后期又增大。
部分测试原稿
到此为止了,我在这里学到很多,也回报一点吧。 硬件要用,请大改特改,因为在论坛上的介绍,作为完整文章还是差距很大的(那个劲牛测试文章确实没改什么,但效果不好)
我测试用数字电压表是4位半的,并定期经过校验。 恒流源用可调三端稳压块自制,电路很简单。 希望各位也试着测试自己的电池,种类更丰富一些。 如果只是用什么电池,拍了多少张,这只能是个人体会,需要比较严格的测试,才会有一定的普遍意义吧。
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