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摘要 [目的]研究电动割胶刀配套电池在橡胶树割胶中的应用效果。[方法]采用DCL6104可编程直流电子负载测试标识不同容量的电动割胶刀配套电池的容量、电池空载/负载动态循环放电次数，分析研究应用效果最佳的电动割胶刀配套电池。[结果]2、4 Ah的电池容量不足，6 Ah电池容量足;电动割胶最节约耗电模式动态参数为空载电流/负载电流分别为0.03 A/3 A，在此模式下，2、6 Ah的电池动态循环放电次数分别为152、494次，6 Ah容量的电池能够满足一个割胶树位的电动割胶耗电需求。[结论]该研究验证了电动割胶刀配套电池的容量及在橡胶树割胶中的应用效果，为电动割胶刀配套电池的选择提供了理论依据和数据支撑。
关键词 电动胶刀;电池;割胶;橡胶树
中图分类号 S22文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2019）04-0211-04
Abstract [Objective]To study the application effect of matching battery of electric tapping knife in rubbercutting. [Method]Battery capacity and circulation discharge times were tested. The best battery supporting electric tapping knife was analyzed and explored. [Result]The battery capacity of 2 and 4 Ah were not sufficient. The battery capacity of 6 Ah was sufficient. The most energy saving mode was 0.03 A noload current & 3 A load current in dynamic circle. The circulation discharge times with battery capacity of 2 and 6 Ah were 152 and 494 times respectively. The battery capacity of 6 Ah can meet the needs for the electric tapping knife to cutting one rubber tree position. [Conclusion]The experiment validates the effectiveness of the battery capacity in rubbercutting. This study provides theoretical basis and data support for exploring the choice of matching battery of electric tapping knife.
Key words Electric tapping knife;Matching battery;Rubbercutting;Rubber tree
目前天然橡胶生产管理仍以人力为主，机械化程度极低，割胶成本占生产成本的60%。近年来胶价持续低迷，产业亏本经营，用工荒问题凸显，弃管弃割现象严重，迫切需要实现机械化[1-3]。当前国内学者对机械釆胶的研究较多，研究了智能割胶刀[4-5]、新型多功能免磨割胶刀[6]、多功能电动胶刀[7]、高效电动胶刀[8]、割胶机[9]、便携式电动割胶机[10]、电动橡胶切割机[11]、自动割胶机[12-13]，但这些机械都未推广应用。中国热带农业科学院橡胶研究所研究团队定型了一款型号为4GXJ-1型电动胶刀[14-15]，在海南、云南、广东三大植胶区开展了技术培训与小规模推广应用，现已销往缅甸、老挝、柬埔寨、马来西亚等东南亚植胶区。笔者拟分析电动割胶刀配套电池在橡胶树割胶中的应用效果，验证电池标识的容量，研究配套电池支持电动割胶刀的割胶株数，探索电动割胶刀最佳配套电池模式，为电动割胶刀配套电池的选择提供理论基础与数据支撑。
1 材料与方法
1.1 电动割胶刀配套電池测试仪器与线路连接
选择DCL6104可编程直流电子负载及其配套数据监测软件为测试仪器，选择4GXJ-1型电动胶刀配套电池为测试样品，选择电池容量为2、4、6 Ah的配套电池进行电池容量测量，选择电池容量为2、6 Ah的配套电池进行电池动态循环放电次数测量。
DCL6104可编程直流电子负载共有7种测试模式，包括恒电流测试（CC）、恒电压测试（CV）、恒电阻测试（CR）、恒功率测试（CP）、动态测试模式（动态）、列表测试（列表）、电池测试模式（电池）。该研究采用CC、动态和电池模式进行测试。电池CC模式下，不论输入电压如何改变，电子负载始终消耗恒定的电流，在测试电池的容量时，电压会随着放电时间的增加出现下降的情况，需要设置截止电压，当电池放电到截止电压时，电子负载自动停止带载;在动态CC 模式下，用户设定低位电流值和高位电流值，负载会连续地在低位电流和高位电流2个值之间来回切换电流值，动态循环到截止电压时，电子负载自动停止带载。电动割胶刀配套电池测试线路连接如图1所示。
1.2 电动割胶刀配套电池容量测试
电动割胶刀配套电池的电池容量直接影响电动割胶刀的动力和割胶效果，能反映电池在割胶过程中的使用时间和可靠性。测量电池容量时，2 Ah的电池为镍镉电池，4、6 Ah的电池为磷酸铁锂电池，一般镍镉电池的放电电流为1 C，磷酸铁锂电池的放电电流为0.2 C。综上考虑，2、4、6 Ah配套电池的放电电流分别设置为2.0、1.0、1.2 A，截止电压分别设置为8.10、8.25、8.80 V。 先将待测试电池充满电，再连接好电路，将可编程直流电子负载设置为电池CC模式，输入放电电流和截止电压，测量数据每隔1 s保存1次，同时开启远程Local模式，进行电池容量测试，测试历史数据可以以Excel格式导出。电池容量测试过程中不能中断，一旦发生中断，需把电池充满电后重新测试。
1.3 电动割胶刀配套电池动态循环放电次数测试
电动割胶刀配套电池动态循环放电次数测量直接关系到一块满电电池能连续切割天然橡胶树的数量，一般一个天然橡胶胶工的割胶树位为300～500株，如果一把电动割胶刀只配套1块电池，则这块电池满电后至少应能保证一个割胶树位的工作量，否则应配套2块电池。
2 Ah的电池以空载电流0.03 A放电15 s、以负载电流3 A放电15 s、截止电压为8.10 V进行动态循环测试。6 Ah的电池截止电压设置为8.80 V，空载电流/负载电流分别设置为1.5 A/5 A、1.5 A/3 A、0.5 A/3 A、0.03 A/3 A，均以空载电流持续15 s、负载电流持续15 s的循环模式，测试动态循环次数。电池动态测试过程中不能中断，一旦发生中断，需把电池充满电后重新测试。
2 结果与分析
2.1 电动割胶刀配套电池容量
对电池容量标识为2 Ah的配套电池进行电池容量测试，放电截止电压设置为8.10 V，采用2 A电流进行恒流放电，当电压为8.798 V、容量为1.857 Ah 时，出现欠压，电池停止放电。实测容量小于电池容量，且电压未降至截止电压，就出现停止放电现象，说明电池电芯一致性不好，且容量不足。2 Ah电动割胶刀配套电池容量测试结果如图2所示。
2.2 电动割胶刀配套电池动态循环放电次数
对电池容量标识为6 Ah的配套电池进行动态循环放电次数测试，一般割胶过程中，2株橡胶树之间步行约15 s，割1株橡胶树时间约为15 s，步行过程中电动割胶刀带电状态为空载状态，割胶过程中电动割胶刀带电状态为负载状态，动态循环放电次数即割胶株数。该测试在恒流动态模式下，分别设置4种不同参数模式进行测试，模拟电动割胶刀在持续供电的情况下，以空载状态运行15 s、负载状态运行15 s为一个完整循环，进行动态循环放电次数测试。测试结果为空载电流/负载电流为1.5 A/5 A的动态循环放电次数为227次，空载电流/负载电流为1.5 A/3 A的动态循环放电次数为332次，空载电流/负载电流为0.5 A/3 A的动态循环放电次数为427次，空载电流/负载电流为0.03 A/3 A的动态循环放电次数为494次。结果显示：空载电流/负载电流为0.03 A/3 A的动态循环放电模式为电动割胶最节约耗电模式，6 Ah容量的电池能够满足一个割胶树位的电动割胶耗电需求。4种模式下6 Ah电池动态循环放电次数测试结果如图5所示。
3 结论
（1）以最节约耗电模式，电动割胶刀在持续供电情况下，2、6 Ah的电池连续割胶株数分别为152、494株。一个割胶树位为300～500株，使用电动胶刀割一個树位，若配套2 Ah电池，每套电动割胶刀需配2～3块电池，若配套6 Ah电池，每套电动割胶刀需配1块电池。
（2）2 Ah电池与4 Ah电池在容量测试过程中，电压未降至截止电压就出现停止放电现象，说明电池的一致性差，因此与电动割胶刀配套使用时，电池虽显示有电，电供割胶刀却仍不能工作。
（3）在选用电动割胶刀配套电池时，首先应选择电池一致性好、容量足的电池，其次是配套电池总容量能够至少满足割一个橡胶树树位的需求。
参考文献
[1] 张良，胡祎，许能锐.胶农割胶制度选择行为及其影响因素：基于海南与云南民营胶园调查[J].中国热带农业，2017（2）：35-40.
[2] 谢黎黎，姜泽海，黄志.中国割胶制度的发展历程及解决胶工短缺建议[J].热带农业科学，2016，36（11）：15-19.
[3] 许雅，王玉洁.有望缓解垦区胶工紧缺问题[N].海南农垦报，2015-12-02（001）.
[4] 王驭陌，张燕.基于TRIZ理论的智能割胶刀设计[J].湖北农业科学，2015，54（12）：3010-3014.
[5] 刘博艺，蔡宽麒，张燕，等.一种智能割胶刀：CN106342655A[P].2017-01-25.
[6] 唐风平.新型多功能免磨割胶刀[J].农机科技推广，2009（8）：55.
[7] 郑义明.多功能电动割胶刀：CN202565880U[P].2012-12-05.
[8] 袁灵龙.高效电动割胶刀：CN204560456U[P].2015-08-19.
[9] 许振昆，吴纪营，张兴明.一种割胶机：CN204907382U[P].2015-12-30.
[10] 周珉先，张钢.便携式电动割胶机：CN205093296U[P].2016-03-23.
[11] 蒋士富.一种电动橡胶切割机：CN205129939U[P].2016-04-06.
[12] 许振昆，吴纪营，张兴明.一种割胶机及割胶方法：CN106034978A[P].2016-10-26.
[13] 许振昆.一种割胶机：CN104429813A[P].2015-03-25.
[14] 郑勇，张以山，曹建华，等.4GXJ-I型电动胶刀采胶对割胶和产胶特性影响的研究[J].热带作物学报，2017，38（9）：1725-1735.
[15] 郑勇，黄敞，曹建华，等.一种电动割胶机：CN206165342U[P].2017-05-17.
关键词 电动胶刀;电池;割胶;橡胶树
中图分类号 S22文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2019）04-0211-04
Abstract [Objective]To study the application effect of matching battery of electric tapping knife in rubbercutting. [Method]Battery capacity and circulation discharge times were tested. The best battery supporting electric tapping knife was analyzed and explored. [Result]The battery capacity of 2 and 4 Ah were not sufficient. The battery capacity of 6 Ah was sufficient. The most energy saving mode was 0.03 A noload current & 3 A load current in dynamic circle. The circulation discharge times with battery capacity of 2 and 6 Ah were 152 and 494 times respectively. The battery capacity of 6 Ah can meet the needs for the electric tapping knife to cutting one rubber tree position. [Conclusion]The experiment validates the effectiveness of the battery capacity in rubbercutting. This study provides theoretical basis and data support for exploring the choice of matching battery of electric tapping knife.
Key words Electric tapping knife;Matching battery;Rubbercutting;Rubber tree
目前天然橡胶生产管理仍以人力为主，机械化程度极低，割胶成本占生产成本的60%。近年来胶价持续低迷，产业亏本经营，用工荒问题凸显，弃管弃割现象严重，迫切需要实现机械化[1-3]。当前国内学者对机械釆胶的研究较多，研究了智能割胶刀[4-5]、新型多功能免磨割胶刀[6]、多功能电动胶刀[7]、高效电动胶刀[8]、割胶机[9]、便携式电动割胶机[10]、电动橡胶切割机[11]、自动割胶机[12-13]，但这些机械都未推广应用。中国热带农业科学院橡胶研究所研究团队定型了一款型号为4GXJ-1型电动胶刀[14-15]，在海南、云南、广东三大植胶区开展了技术培训与小规模推广应用，现已销往缅甸、老挝、柬埔寨、马来西亚等东南亚植胶区。笔者拟分析电动割胶刀配套电池在橡胶树割胶中的应用效果，验证电池标识的容量，研究配套电池支持电动割胶刀的割胶株数，探索电动割胶刀最佳配套电池模式，为电动割胶刀配套电池的选择提供理论基础与数据支撑。
1 材料与方法
1.1 电动割胶刀配套電池测试仪器与线路连接
选择DCL6104可编程直流电子负载及其配套数据监测软件为测试仪器，选择4GXJ-1型电动胶刀配套电池为测试样品，选择电池容量为2、4、6 Ah的配套电池进行电池容量测量，选择电池容量为2、6 Ah的配套电池进行电池动态循环放电次数测量。
DCL6104可编程直流电子负载共有7种测试模式，包括恒电流测试（CC）、恒电压测试（CV）、恒电阻测试（CR）、恒功率测试（CP）、动态测试模式（动态）、列表测试（列表）、电池测试模式（电池）。该研究采用CC、动态和电池模式进行测试。电池CC模式下，不论输入电压如何改变，电子负载始终消耗恒定的电流，在测试电池的容量时，电压会随着放电时间的增加出现下降的情况，需要设置截止电压，当电池放电到截止电压时，电子负载自动停止带载;在动态CC 模式下，用户设定低位电流值和高位电流值，负载会连续地在低位电流和高位电流2个值之间来回切换电流值，动态循环到截止电压时，电子负载自动停止带载。电动割胶刀配套电池测试线路连接如图1所示。
1.2 电动割胶刀配套电池容量测试
电动割胶刀配套电池的电池容量直接影响电动割胶刀的动力和割胶效果，能反映电池在割胶过程中的使用时间和可靠性。测量电池容量时，2 Ah的电池为镍镉电池，4、6 Ah的电池为磷酸铁锂电池，一般镍镉电池的放电电流为1 C，磷酸铁锂电池的放电电流为0.2 C。综上考虑，2、4、6 Ah配套电池的放电电流分别设置为2.0、1.0、1.2 A，截止电压分别设置为8.10、8.25、8.80 V。 先将待测试电池充满电，再连接好电路，将可编程直流电子负载设置为电池CC模式，输入放电电流和截止电压，测量数据每隔1 s保存1次，同时开启远程Local模式，进行电池容量测试，测试历史数据可以以Excel格式导出。电池容量测试过程中不能中断，一旦发生中断，需把电池充满电后重新测试。
1.3 电动割胶刀配套电池动态循环放电次数测试
电动割胶刀配套电池动态循环放电次数测量直接关系到一块满电电池能连续切割天然橡胶树的数量，一般一个天然橡胶胶工的割胶树位为300～500株，如果一把电动割胶刀只配套1块电池，则这块电池满电后至少应能保证一个割胶树位的工作量，否则应配套2块电池。
2 Ah的电池以空载电流0.03 A放电15 s、以负载电流3 A放电15 s、截止电压为8.10 V进行动态循环测试。6 Ah的电池截止电压设置为8.80 V，空载电流/负载电流分别设置为1.5 A/5 A、1.5 A/3 A、0.5 A/3 A、0.03 A/3 A，均以空载电流持续15 s、负载电流持续15 s的循环模式，测试动态循环次数。电池动态测试过程中不能中断，一旦发生中断，需把电池充满电后重新测试。
2 结果与分析
2.1 电动割胶刀配套电池容量
对电池容量标识为2 Ah的配套电池进行电池容量测试，放电截止电压设置为8.10 V，采用2 A电流进行恒流放电，当电压为8.798 V、容量为1.857 Ah 时，出现欠压，电池停止放电。实测容量小于电池容量，且电压未降至截止电压，就出现停止放电现象，说明电池电芯一致性不好，且容量不足。2 Ah电动割胶刀配套电池容量测试结果如图2所示。
2.2 电动割胶刀配套电池动态循环放电次数
对电池容量标识为6 Ah的配套电池进行动态循环放电次数测试，一般割胶过程中，2株橡胶树之间步行约15 s，割1株橡胶树时间约为15 s，步行过程中电动割胶刀带电状态为空载状态，割胶过程中电动割胶刀带电状态为负载状态，动态循环放电次数即割胶株数。该测试在恒流动态模式下，分别设置4种不同参数模式进行测试，模拟电动割胶刀在持续供电的情况下，以空载状态运行15 s、负载状态运行15 s为一个完整循环，进行动态循环放电次数测试。测试结果为空载电流/负载电流为1.5 A/5 A的动态循环放电次数为227次，空载电流/负载电流为1.5 A/3 A的动态循环放电次数为332次，空载电流/负载电流为0.5 A/3 A的动态循环放电次数为427次，空载电流/负载电流为0.03 A/3 A的动态循环放电次数为494次。结果显示：空载电流/负载电流为0.03 A/3 A的动态循环放电模式为电动割胶最节约耗电模式，6 Ah容量的电池能够满足一个割胶树位的电动割胶耗电需求。4种模式下6 Ah电池动态循环放电次数测试结果如图5所示。
3 结论
（1）以最节约耗电模式，电动割胶刀在持续供电情况下，2、6 Ah的电池连续割胶株数分别为152、494株。一个割胶树位为300～500株，使用电动胶刀割一個树位，若配套2 Ah电池，每套电动割胶刀需配2～3块电池，若配套6 Ah电池，每套电动割胶刀需配1块电池。
（2）2 Ah电池与4 Ah电池在容量测试过程中，电压未降至截止电压就出现停止放电现象，说明电池的一致性差，因此与电动割胶刀配套使用时，电池虽显示有电，电供割胶刀却仍不能工作。
（3）在选用电动割胶刀配套电池时，首先应选择电池一致性好、容量足的电池，其次是配套电池总容量能够至少满足割一个橡胶树树位的需求。
参考文献
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[8] 袁灵龙.高效电动割胶刀：CN204560456U[P].2015-08-19.
[9] 许振昆，吴纪营，张兴明.一种割胶机：CN204907382U[P].2015-12-30.
[10] 周珉先，张钢.便携式电动割胶机：CN205093296U[P].2016-03-23.
[11] 蒋士富.一种电动橡胶切割机：CN205129939U[P].2016-04-06.
[12] 许振昆，吴纪营，张兴明.一种割胶机及割胶方法：CN106034978A[P].2016-10-26.
[13] 许振昆.一种割胶机：CN104429813A[P].2015-03-25.
[14] 郑勇，张以山，曹建华，等.4GXJ-I型电动胶刀采胶对割胶和产胶特性影响的研究[J].热带作物学报，2017，38（9）：1725-1735.
[15] 郑勇，黄敞，曹建华，等.一种电动割胶机：CN206165342U[P].2017-05-17.