電池容量是衡量電池質(zhì)量的重要指標(biāo),。充電電池的容量測試有很多的方法?？梢砸罁?jù)電池的放電曲線,，進(jìn)行短時間放電，從而粗略得出電池容量,。這種方法最大的優(yōu)點是快速,，但是充電電池的放電曲線并不具有普遍性，很多劣質(zhì)電池放電初期電壓也很平穩(wěn),，一旦進(jìn)入中后期,，電壓下降非常迅速，所以采用這種方法得出的結(jié)論將非常不準(zhǔn)確的,。

最可靠最準(zhǔn)確無誤的還是以標(biāo)準(zhǔn)電流放電,，全程測量實際放電時間的方式。不同的放電電流,，充電電池最終能夠釋放出的電量是不同的,，有一定的差距。蓄電池的容量標(biāo)注都是有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的,。目前使用最多的是10小時率放電容量與20小時率放電容量兩種,。10小時率放電容量就是電池以恒定電流放電，至電量耗盡放電時間能夠維持10個小時左右,，這個電流就被稱作10小時率電流(衡量電量用盡的標(biāo)準(zhǔn),，不能以電池放電端電壓降低到零為準(zhǔn)。電池過度放電,，會導(dǎo)致電池容量減少,，無法恢復(fù)，乃至提早損壞,、完全失效,。所以每種電池放電終止電壓都有嚴(yán)格的規(guī)定，這個可以查閱相關(guān)資料,。

過度放電與過度充電是造成充電電池不能達(dá)到使用年限,、提前報廢的主要原因)。實時放電的測量方法最大的缺點就是費時費力,，因為耗時久這樣測量精度也很容易受到各種外部因素的影響,。測量過程中如果用10小時率電流持續(xù)放電時間至少都要在5個小時以上，作這樣長時間的測試更需要足夠的耐心與精力以及充裕的時間,?？萍嫉陌l(fā)展是非常迅速，今天單片機(jī)已經(jīng)非常普及了,。通過單片機(jī)程序控制對放電時間,，深度進(jìn)行自動化控制,，就很容易精準(zhǔn)測出電池的實際容量，實現(xiàn)整個過程的自動控制,。模擬實際放電測量容量的方法雖然對能源有一點浪費,，但是對于1A、2A以下的小容量充電電池還是完全可行的,，對大容量電池進(jìn)行抽樣檢查也是很有必要,。

下面介紹的電池容量測試儀采用89S51作為控制芯片，圖1就是硬件的電路原理圖,。

圖1 硬件的電路原理圖

這個電池容量測試儀由放電電路,、單片機(jī)控制計時兩個完全獨立部分組合而成。單片機(jī)部分制作費時費力,，而且市面上單片機(jī)已很普及,，沒必要親手制作，隨便找一片51單片機(jī)實驗板就可以了,。放電電路則是比較簡單的,，僅由四五只元件構(gòu)成。單片機(jī)部分主要負(fù)責(zé)對放電時間計時,，最終得到一組可靠的數(shù)據(jù),，用于電池性能的考量。

這種放電電路的實質(zhì)就是一模擬可控硅,。當(dāng)我們將待測電池接入電路相應(yīng)位置時,，點按啟動鍵，如果電池尚有余量,，則電池兩端放電電壓將維持在設(shè)定值以上,，三極管VT1就會瞬間飽和，電池通過電阻R2進(jìn)行放電,。這種電路有可靠精確陡峭的開關(guān)特性，VT1絕對工作于飽和截止兩種狀態(tài)之下,。通過可調(diào)電阻對開關(guān)電路臨界值(即充電電池放電終止電壓)進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定,，便可適應(yīng)于各種不同類型充電電池的全程保護(hù)放電。由于個人的應(yīng)用不需要非常精準(zhǔn)的測試結(jié)果,，所以實際測試中電池模擬放電原則上還是以快些為好,，只需要得到一個大致的電池容量。為了較快完成電池測試過程,，這里的電路設(shè)計采用兩小時率電流進(jìn)行放電,。通過對各種電池測量結(jié)果的橫向比較，容量的差異還是顯而易見的,，以此作為衡量電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),，就已經(jīng)足夠了,。這里以1000mAH、1.2V規(guī)格鎳氫電池測試為例,，放電電流500mA就需要采用2Ω的放電電阻,，電池終止放電電壓應(yīng)控制在1V以上。放電終止電壓通過可調(diào)電阻R1來調(diào)節(jié)設(shè)定,。普通可調(diào)電阻精度較差,，且容易產(chǎn)生漂移，會導(dǎo)致設(shè)定好的終止電壓隨時間推移以及使用環(huán)境變化產(chǎn)生較大的波動,。為了保證放電終止電壓的精準(zhǔn)且易于設(shè)定,，R1可以使用3296系列精密可調(diào)電位器。3296多圈可調(diào)精密電位器的可調(diào)范圍一般在50T,，所以每圈的調(diào)節(jié)范圍為2%,，每轉(zhuǎn)動一度，阻值變化大約0.005%,，所以很容易調(diào)節(jié)獲得一個精確,、穩(wěn)定的阻值。

終止電壓的設(shè)定必須在實際放電過程中進(jìn)行,，負(fù)載電阻R2阻值變動,，已經(jīng)設(shè)定的終止電壓也會隨之改變，需要重新設(shè)置,。具體的調(diào)試方法就不再詳述了,，參考一下相關(guān)資料。

這個放電電路不需要單獨的工作電源,，而且與電池種類沒有相關(guān)性,，完全可以適應(yīng)鎘鎳、鎳氫,、鋰電池,、鉛酸電池各種類型蓄電池的保護(hù)性放電，只是需要根據(jù)電池類型以及容量大小重新設(shè)置電路的終止電壓及放電電流,。如果電池容量相對較高,，那么三極管VT1、VT2的耗散功率也要相應(yīng)加大一些,，同時不要忘了加大負(fù)載電阻R2的功率,。

圖2是放電電路的印刷電路圖，元件數(shù)量少,，很容易制作,。

圖2 印刷電路圖

各種電池兩小時率電流放電能夠維持的放電時間一般都是在1.5小時以下的。這里單片機(jī)計時系統(tǒng)使用秒計時,，4位LED數(shù)碼管顯示,。最大計時時間9999秒,，大約2.7小時。

圖1單只LED數(shù)碼管內(nèi)部都是由8只發(fā)光管組合而成,，分別作為8的7段字型部分,，以及一位小數(shù)點。這里使用的是共陽極數(shù)碼管,，內(nèi)部8只發(fā)光管的陽極是并連共同引出的,，作為使能控制。

在實際電路中,，L1就是第一只數(shù)碼管的共陽極端,。單片機(jī)的輸出、輸入接口數(shù)量都很有限,，所以4位LED數(shù)碼管驅(qū)動都是使用動態(tài)顯示的方式,。4只獨立數(shù)碼管LED的內(nèi)部a、b,、c,、d、e,、f,、g、dp這8段發(fā)光管相對應(yīng)的陰極都是并連的,。統(tǒng)一由單片機(jī)P0口8位輸出進(jìn)行驅(qū)動,。數(shù)碼管要顯示出數(shù)碼還必須在共陽極端同時施加正電壓才行。所以要讓4位中某一數(shù)碼管進(jìn)行顯示,，只要在P0口輸出字型碼的同時,，給這位數(shù)碼管共陽極端加上正電壓就行了，當(dāng)然與此同時其他三位數(shù)碼管的共陽極端要保持低電壓,，才不致顯示出現(xiàn)混亂,。數(shù)碼管共陽極端驅(qū)動電流較大，所以采用了三極管進(jìn)行控制,。以第一只數(shù)碼管為例,，在P0端口輸出字型碼的同時，P37輸出低電平,，三極管T4導(dǎo)通，則共陽極端L1就得到高電平了,，數(shù)字就會顯示在第一只數(shù)碼管上了,。

程序設(shè)計是以單片機(jī)P37口作為計時控制端子，P37口輸入低電平,，計時程序啟動,，4只數(shù)碼管顯示時間,。放電電路中按下啟動按鍵，放電過程觸發(fā),，VT1導(dǎo)通,，電池端電壓降落到放電電阻R2兩端，A端對地為高電平,，通過電阻R4迫使三極管VT3導(dǎo)通,，P37口電平就被拉低了，單片機(jī)計時程序啟動,。電池電壓降到終止電壓以后,，放電電路自動關(guān)閉，A端電壓消失,，VT3恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài),，計時程序停止，數(shù)碼管維持顯示當(dāng)前持續(xù)時間,。

如要進(jìn)入下次測試,，首先按動單片機(jī)復(fù)位鍵，當(dāng)前計時清零,，等待下一次測試開始,。

程序設(shè)計比較簡單。它的大致流程如下：初始化,，P3端口置位,，設(shè)立常量a為時間計數(shù)器，依次對a的十進(jìn)制數(shù)值各位進(jìn)行提取,，順序輸送到P0端口,，P2端口中的P24、P25,、P26,、P27各位是依次作為四位數(shù)碼管的使能控制端，通過P2端口的配合,，就可以完成對各位數(shù)碼管的驅(qū)動,，時間的動態(tài)顯示。程序進(jìn)行中要不斷地檢測P3端口數(shù)值以決定計時狀態(tài)：如果電池處于放電過程之中,，三極管VT3導(dǎo)通,，將迫使P37端口電壓降到零，P3端口值就是127,，單片機(jī)程序檢測到這一結(jié)果,，時間常量a將自動加1，指示期間放電時間已經(jīng)延續(xù)1秒種了。這1秒鐘的時間精確計算是比較麻煩的,。計時程序是一個循環(huán)結(jié)構(gòu),，每一周期耗用時間都是一致的。所以在使用keil軟件調(diào)試過程中,，通過對時間計數(shù)寄存器sec的觀察計算,，可以得出一次循環(huán)大致需要的時間。以此為據(jù)再通過適當(dāng)改變延時子程序循環(huán)次數(shù)將常量a計時周期控制在1秒以下,，剩余微小的時間差就可以通過插補空指令來校正了,。計時精度只要控制在千分之一以下就可以了。在51單片機(jī)使用11.0592MHz晶體振蕩器的情況下,，指令周期大約1.085微秒,，所以將計時精度控制在千分之一以下問題不大。誤差總是會有的,，只能通過精確計算來控制了,，也可以通過更換更高頻率的晶體振蕩器提高單片機(jī)時鐘頻率的方法來進(jìn)一步提高計時的精度。如果放電過程中,，意外原因或者人為終止放電過程,，P37端口變?yōu)楦唠娖剑绦蜓h(huán)依舊會進(jìn)行下去,，只是時間常量a停止自動加一,，時間顯示維持不變。

編譯后,，寫入單片機(jī)內(nèi)部,，做好放電電路部分與51單片機(jī)的連接，便可投入使用,。

電池接入后,，按動輕觸按鍵“啟動”，就會進(jìn)入一次容量測試過程,，期間電池取出接入,，都不會影響到單片機(jī)計時。電池放電完畢,，單片機(jī)數(shù)碼管顯示鎖定,，給出總放電持續(xù)時間，單位為秒,?？梢宰孕腥斯び嬎惴烹娦r數(shù)。當(dāng)然也是可以自行對程序進(jìn)行改進(jìn),，直接以小時分鐘形式進(jìn)行顯示,。只要單片機(jī)不斷電,，數(shù)碼管將持續(xù)顯示當(dāng)前放電時長。如果要進(jìn)入下次測量過程,，只需要按動單片機(jī)復(fù)位鍵，數(shù)碼管清零,，單片機(jī)程序轉(zhuǎn)入起點,，你就可以進(jìn)入新一次的容量測試過程了。

充電電池如果較長時間閑置,，它的實際容量將受到影響,，重新啟用第一次能夠釋放的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)注容量，放電電壓也很不平穩(wěn),。至少要經(jīng)過三次以上的充電放電循環(huán),，電池完全激活，容量才能恢復(fù)到應(yīng)有的水平,。充分考慮這種因素的影響,，所以容量測試一般采取多次平均的方式，或者循環(huán)充放電三次以后放電持續(xù)時間為準(zhǔn),，以此衡量電池容量才算是恰當(dāng),。

#include “reg51.h”

char

code disp[]={40，235,，50,，162，225,，164,，36，234,，32,，160};

//字形碼

void delay(unsigned int dt)

{ unsigned int j=0;

for(;dt>0;dt--)

{ for(j=0;j<125;j++)

{;}

}

}

void main()

{ int a，b,，c,，led1，led2,，led3,，led4;

P3=255;

a=0;

for(;;)

{b=a;

led1=b%10;

P2=239;

P0=disp[led1];

delay(6);

P2=255;

b=b/10;

led2=b%10;

P2=223;

P0=disp[led2];

delay(6);

P2=255;

b=b/10;

led3=b%10;

P2=191;

P0=disp[led3];

delay(6);

P2=255;

b=b/10;

led4=b%10;

P2=127;

P0=disp[led4];

delay(6);

P2=255;

for(c=44;c>0;c--)

{

P2=239;

P0=disp[led1];

delay(5);

P2=255;

P2=223;

P0=disp[led2];

delay(5);

P2=255;

P2=191;

P0=disp[led3];

delay(5);

P2=255;

P2=127;

P0=disp[led4];

delay(5);

P2=255;

}

if(P3==127)

delay(3);

if(P3==127)

a=a+1;

else a=a;

}

}