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现，在计算机上插数据采集卡，用软件在屏幕上生成仪器面板．用软件来进行信号的分析与处理、以各种形式输出检测结果。 总之，虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，它利用计算机丰富的软硬件资源大大突破了传统仪器在数据的处理、表达、传送、显示和贮存等方面的限制，有极好的性能／价格比。 虚拟仪器的硬件与软件结构

硬件 在虚拟仪器中完成数据采集 提供信号源、控制信号以及与计算机相连都需要一些必不可少的硬件。目前NI为用户提供了丰富的硬件有：插入式数据采集产品、信号调理产品、GPIB控制产品、VXI控制产品、Fidd现场总线产品等等。其中较为常用的虚拟仪器是由数据采集系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。下面介绍硬件构成的最基本的三种方案。

A、基于数据采集系统上的虚拟仪器系统组建方案 通过A/D转换将模拟、数字信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，并可通过D/A转换实现反馈控制。它还可以根据需要加入信号调理等硬件模块，这是现在比较常用的一种方案。

B、由GPIB仪器控制的虚拟仪器系统组建方案 一个典型的GPIB测量系统由一台PC机、 一块GPIB接口板和若干台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接起来组成大型的自动化仪器测量系统。在标准情况下，一块GPIB接口板卡可带多述l4台仪器，电缆长度可达20米。利用GPIB扩展技术，一个GPIB自动测量系统的规模无论是仪器数量还是距离都可以进一步扩展。 C、由VXI仪器控制的虚拟仪器系统组建方案 VXI总线是一种高速计算机总线。由于它的标准开放、结构紧凑、具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂商支持等优点，VXI系统的组建和使用越来越方便，应用面越来越广，尤其是在组建大中规模自动测量测试系统以及对速度精度要求较高的场台，有着其它仪器无法比拟的优势。因此VXI是虚拟仪器发展的一个热门方向。

软件 软件是虚拟仪器的关键。目前软件编程方法已从原来的BASIC、C语言、Visual BASIC和LabWindows向可视图形化编程语言发展。 所谓可视图形化编程语言是指把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用菜单式图标提示的方法选择功能，并用线条把各种功能(图形)连接起来的简单图形编程方式。它的优点有：易于集成；具有高效率；可快速建立操作者界面；具有多种显示和控制；易于使用者理解维护；查错方便；节省80％ 的开发时间等。特别对于其他相关专业知识掌握不多的人，不需要掌握其内部细节就可以使用。目前使用较多的软件是NI公司的LabVIEW 、LabWindows／CVI和HP公司的VEE软件开发平台。在1996年中国VXI应用技术大会上，对于“开发软件是选择LabVIEW，还是选择VEE好?”的问题,回答几乎是一样的：都可以。实际上，几乎每个用户都仍然要花费大量人力、物力、财力四处调研．总想搞清楚自己究竟该选哪一种。为什么要选这一种?所以，在如何选择软件开发平台上希望专家们进一步探讨研究，尽早给用户一个准确的答案。通过对别人的研究和实际应用中得到一个结论：软件的选择应与硬件相对应。如果系统所用模块仪器是HP公司的．一般用VEE；如果系统用多厂家产品集成，且是单机箱，一般用LahVIEW；如果系统用多厂家产品集成，且是多机箱．则一般用LahWindows／CVl

1.6 本课题主要内容

本课题研究的主要目的就是通过Labview软件设计出一段程序，通过这段程序，我们可以测量

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出电池的各种参数。这里主要测量的是电能，通过收集到实际当中电池的电压、电流等参数，通过程序来计算出电池的总电能。

2 论文主体

2.1 研究的基本内容与拟解决的主要问题：

2.1.1 电池的容量：电池的容量指完全充电的蓄电池在规定条件下所释放的总电量，用字母“C”表示，其单位为安培时（A·h）。电池容量通常有以下几种：

理论容量：假设活性物质被完全利用，蓄电池可释放的最高容量。

额定容量：在规定条件下测得的，制造商给定的蓄电池的最低容量，也称保证容量。 可用容量：在规定条件下，从完全充电的蓄电池中释放的电量也称实际容量。 剩余容量：蓄电池经使用后，在指定的放电率和温度状态下可从电池中放出的电量。 2.1.2 电池的能量：在一定标准规定的放电条件下，电池对外做工所能输出的电能，其单位为瓦时（W·h）或千瓦时（KW·h）。电池能量通常有以下几种： 总能量：蓄电池在其寿命周期内，电能输出的总和。 充电能量：通过充电器输入蓄电池的电能 放电能力：蓄电池放电时，输出的电能。

在此需特别强调容量与能量的区别:容量表示电池输出的电量，能量表示其做功能力的能量。能量可以用容量乘以放电平均电压获得。电气设备用电流控制时，则用容量衡量;当电压显得重要时，则多用能量。分析比较电动汽车能量利用效率时即用能量。

2.1.3 电池的能量密度与功率密度：分别指从蓄电池的单位质量（或体积）所获得的电能与输出功率。分别被称为比能量与比功率，具体表示方法：

质量能量密度：从蓄电池的单位质量所获取的电能，也称质量比能量。单位为W?h/kg 体积能量密度:从蓄电池的单位体积所获取的电能，也称为体积比能量。单位为W·h/L 质量功率密度:从蓄电池的单位质量所获取的输出功率，也称质量比功率。单位为W/KG 体积功率密度：从蓄电池的单位体积所获取的输出功率，也称为体积比功率，单位为W/L 需要强调的是能量密度与功率密度的区别:蓄电池的功率一定程度决定了汽车的加速性、爬坡性和最高车速，而蓄电池的能量密度决定了汽车一次充电后的续驶里程。蓄电池的重量也一定程度

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地影响了汽车的驱动力，而电池的体积决定了汽车各部件在汽车底盘的布局空间。所以电动汽车希望比功率和比能量都能较大。但一般来说，蓄电池的功率密度增加时，能量密度要下降。其原因是:①蓄电池内产生高电流的化学反应限制了能量密度;②为了产生高电流，需要大量的集电器，为了让出空间，就得缩小储存电能量的电极材料的体积。

2.1.4 电池的开路电压：蓄电池处于开路（断路）状态下电极两端的电位差称为开路电压。电池的开路电压取决于构成电池的材料特性。对于同一系列的电池，如果材料来源，晶体结构不同，开路电业也会有差异。如果电池的开路电压下降很快，说明电池内部可能存在慢性短路，或者电池性能趋于衰退接近报废。

2.1.5 电池的内阻：电池放电时的内阻包括欧姆内阻和极化内阻。欧姆内阻是电池中各组成部分的电子导电阻力、离子导电阻力及接触电阻之和，与电极结构和装配工艺有关。极化电阻式电极反应形成的，与电极反应的本质及材料有关。电池内阻越小，电池工作输出电流时的降压就越小，电池就能输出较高的工作电压和较大的电流，输出能量和容量也就越大。

2.1.6 电池的工作电压：电池放电时，电池两极之间的位差，也叫放电电压或端电压。工作电压应等于其开路电压减去内阻的压降。与放电制度有关。放电制度指电池放电时所规定的各种条件，主要包括放电方式（指连续或间断）、放电电阻、放电电流、放电时间、放电终止及放电环境温度等。

2.1.7 放电终止电压：指电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压。根据不同的电池类型及放电条件，对电池容量和寿命的要求也不同，因此所规定的电池放电终止电压也不同。一般在低温或大电流放电时，终止电压要求低，因为此时电极极化大，活性物质不能得到充分利用，电池电压下降较快。而在小电流放电时，终止电压就规定较高，因为小电流放电电极极化小，且活性物质能得到充分利用。

2.1.8 放电曲线：表示在一定放电条件下，连续放电时电池的工作电压随时间变化的关系曲线。如图所示，表示某电池在不同放电率（1.3.5.8.10小时率）下的放电曲线。从中可清楚地看出放电时其工作电压随时间的变化过程，通过放电曲线可计算出放电时间和放电容量。放电时率小着，其电压下降速度快，终止电压低，放电时间也短，还影响了电池的实际使用效果。放盒子放电时率大着，其工作电压下降慢，往往也能输出较多的能量。工作电压的变化速度也被称为放电曲线的平稳度。

电池的额定容量C，单位Ah,是放电电流安（A）和房间时间小时（h）的乘积。放电时率，常见

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的有20小时，10小时时率等，写作C20,、C10，其中“C”代表电池容量，后边的数字表示该类电池以某种强度的电流放电到设定电压的小时数。于是，容量除以小时数等于额定放电电流。例如，一辆电动自行车的容量为10Ah，放电时率为2小时，写作10Ah2，它的额定放电电流为10Ah/2h=5A；一个汽车启动用的电池容量为54Ah、放电时率为20小时，写做54Ah20，它的额定放电电流仅为54（Ah）/20（h）=2.7A！换一个角度讲，这两种电池如果分别用5A和2.7A的电流放电，则应该分别能持续2小时和20小时才下降到设定的电压。设定的电压是指终止电压（放电时电池电压下降到不至于损坏的最低限度值），终止电压不是固定不变的，它留着放电电流的增大而降低，同一个蓄电池放电电流越大，终止电压可以越低，反之，应该越高。也就是说大电流放电时容许蓄电池电压下降到较低的值，而小电流放电则不行，否则会造成损坏。电池强度用倍率表示，写做NCh，“N”是一个倍数，”C”表示容量的安时数，h表示放电时率规定的小时数。倍率常常写成NC的形式而不写下标。倍数NC乘以容量C就等于电流A。比如20Ah电池采用0.5C倍率放电，0.5×20=10A。换一个角度举例：某汽车启动蓄电池容量54Ah，测得输出电流为5.4A，那么它此时的放电倍率N为5.4/ 54=0.1C。酸蓄电池具有代表性：同一个电池在不同的放电电流下所得出的Ah（电流和时间的乘积）数是不同的。假设电池的容量为10Ah，以0.6C倍率也就是6A放电时间只能持续1小时，能够放出的电量仅为6A×1h=6Ah。而以0.05C也就是0.5A放电时间可以持续20小时，放出电量0.5A×20h=10Ah。尽管前者的终止电压比后者低得多，但能够放出的电量要远小于后者。

2.1.9 寿命：电池的寿命是指电池使用时间或充电循环次数所表示的电池耐用性。循环充电电池经历一次充电和放电的过程，称为一个循环或一个周期。在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值时，电池所能经受的循环次数，称为蓄电池的循环寿命。影响蓄电池循环使用寿命的主要因素有:在充放电过程中，电极活性表面积减小;电极上活性物质脱落或转移;电极材料发生腐蚀;电池内部短路;隔膜损坏和活性物质晶型改变，活性降低。在每个充放电循环中，电池中的化学活性物质都要发生一次可逆性的化学反应。随着充放电次数的增加，电池中的化学活性物质会逐渐老化变质，活度性衰减，化学功能减弱，使得电池的充放电效率逐渐降低，最后电池丧失功能而报废。蓄电池的循环周期与其充电和放电的形式、使用环境温度和放电深度有关，放电深度\浅\时，有利于延长电池的寿命。蓄电池在电动汽车上的使用环境(包括所受的振动、l温度变化)，电池组中各个电池的均衡性和安装方式等，都会影响电池的工作循环次数和使用寿命。

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