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            如何用電子負(fù)載進(jìn)行電池測試?

            來源:深圳市聚儀精密電子有限公司   2020年04月10日 11:17  

            電池是一種儲能介質(zhì),用途極其廣泛,所有便攜式電子設(shè)備均需配備電池。從大家日常生活離不開的手機(jī)、穿戴設(shè)備到航空航天以及火爆的新能源汽車都離不開電池。根據(jù)設(shè)備的用途配備不同容量的電池。那工程師們是如何評估電池質(zhì)量的呢。

            電池的參數(shù)很多 ,如電池的標(biāo)稱電壓、電池容量、大輸出功率、大電流等等,而大部分消費(fèi)者關(guān)心的也許是電池容量。電池容量是指在一定條件下(放電率、溫度、終止電壓等)電池放出的電量,通常以安培•小時(shí)為單位(簡稱 A•H)表示。

            1.電池容量測試

            電子負(fù)載的原理是控制內(nèi)部功率 MOSFET 或晶體管的導(dǎo)通量(量占空比大?。?,依靠功率管的耗散功率消耗電能的設(shè)備。它能夠準(zhǔn)確檢測出負(fù)載電壓,精確調(diào)整負(fù)載電流。因此電子負(fù)載是測試電池的良好工具?,F(xiàn)在我們使用鼎陽科技的一款 SDL1030X 進(jìn)行電池測試,來展示如何進(jìn)行電池測試。SDL1030X 是一款分辨率 0.1 mV / 0.1 mA,基本電壓電流精度可達(dá) 0.05%,功率可達(dá) 300 W 的電子負(fù)載。本次測試的電池為電壓 7.4 V、容量為 5000 mAh 的鋰電池。


            #1.1 線纜連接

            將電池的正負(fù)極直接接入到電子負(fù)載的輸入端,如下圖1 所示。在接入電子負(fù)載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面:

            A、必須保證電池和電子負(fù)載的正負(fù)極正確連接。

            B、使用的線纜必須滿足大電流且接口牢固,連接緊密。

            C、當(dāng)大電流(比如大于 5 A)且線纜又比較長時(shí),需要考慮線損。因?yàn)閷?dǎo)線存在阻抗,在大電流下,會產(chǎn)生壓降從而導(dǎo)致負(fù)載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,需要使用電子負(fù)載的遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能(Sense 功能)來消除電壓誤差,如下圖2所示,遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能的原理是 Sense 端子直接檢測被測設(shè)備的輸出端,當(dāng)線損電壓不可忽略時(shí),自動補(bǔ)償線損壓降,保證被測設(shè)備輸出電壓與負(fù)載所獲得的輸入電壓一致)。本次測試的電池額定電流為2A且測試線纜只有 20 cm,故無需使用遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能。


            #1.2 設(shè)置停止條件

            使用電池測試模式測試電池時(shí),可以選擇 CC、CP、CR 模式對電池進(jìn)行放電測試。當(dāng)選定放電模式時(shí),同時(shí)需要設(shè)置電池放電的停止條件。停止條件有:終止電壓、放電容量和放電時(shí)間。當(dāng)三者中任意一種條件滿足時(shí),電池放電測試停止,負(fù)載自動停止拉載。使用者也可以選擇其中之一或者兩種條件作為終止判定條件,其它不需要的條件設(shè)置為“OFF”。

            本次測試選定為CC模式下的“電壓”為終止測試條件。以下為設(shè)置步驟:

            A、進(jìn)入電池測試模式。按“Shift”+“CV”,并選擇“Battery”測試。圖3 所示

            B、CC 模式及參數(shù)設(shè)置。在電池測試界面的 1/2  頁,把“功能”設(shè)置到 CC 模式,同時(shí)把電流量程設(shè)置為 5 A,電壓量程為 36 V,放電電流為 2 A;如圖4。

            4 CC模式及參數(shù)設(shè)置

            C、終止條件參數(shù)設(shè)置。在電池測試界面的 2/2 頁,可以設(shè)置“終止電壓”、“放電容量”和“放電時(shí)間”。由于本次測試只測試終止電壓這單一測試條件,終止電壓為 6 V(根據(jù)電池規(guī)格書,低于6V電池將無法正常供電)因此“放電容量”和“放電時(shí)間”均設(shè)置為“OFF”;如圖5。


            #1.3 開始測試

            1.3.1啟動測試  參數(shù)設(shè)置及線纜連接完畢并確認(rèn)無誤后,按下 SDL1030X 前面板的“ON/OFF ”按鍵,啟動測試。啟動測試后,SDL1030X 將以設(shè)定的額定電流持續(xù)消耗電池的電能。

            1.3.2 趨勢圖顯示  在測試過程中,我們可以按下前面板的 Display 按鍵,進(jìn)入趨勢圖界面,查看被測信號的趨勢,如圖6 所示。電子負(fù)載顯示的是實(shí)測電流隨時(shí)間的變化趨勢。再次按下 Display,則退出波形顯示界面,并返回電池測試功能的主界面。


            #1.4 測試結(jié)束

            在 SDL1030X 持續(xù)的消耗電能過程中,電池的電壓將會緩慢下降,當(dāng)電壓降至設(shè)置的 6 V 電壓后,電子負(fù)載將停止拉載并結(jié)束測試,彈出“電池放電測試完成!”的提示框。如圖7 所示。

            2.測試結(jié)果


            從表格上看,此次測試的電池在 2 A 電流下持續(xù)放電,電壓下降到 6 V 時(shí),耗時(shí) 1小時(shí)57分36秒。容量為 3920 mA。經(jīng)計(jì)算此塊電池容量為大容量的 78.4%下圖8 為測試結(jié)束后的截圖。從圖中可以看到,在負(fù)載拉載后電池空載,電壓反而又升級到了 7.1389 V,但此時(shí)的電池已經(jīng)沒有負(fù)載能力。

            由于電池在使用過程中,容量會逐漸衰減而此塊電池使用時(shí)間已經(jīng)超過 1 年半,從結(jié)果看還不錯(cuò)。

            3.結(jié)束

            此次我們只是介紹電子負(fù)載多種測試電池方法中的一種,電子負(fù)載不但可以設(shè)置終止電壓,還可以設(shè)置放電容量及放電時(shí)間對電池進(jìn)行評估。除此之外還可以設(shè)置 CP 和 CR 模式對其進(jìn)行評估。為充分了解電池性能應(yīng)多方位多角度進(jìn)行評估。


            #1.1 線纜連接

            將電池的正負(fù)極直接接入到電子負(fù)載的輸入端,如下圖1 所示。在接入電子負(fù)載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面:

            A、必須保證電池和電子負(fù)載的正負(fù)極正確連接。

            B、使用的線纜必須滿足大電流且接口牢固,連接緊密。

            C、當(dāng)大電流(比如大于 5 A)且線纜又比較長時(shí),需要考慮線損。因?yàn)閷?dǎo)線存在阻抗,在大電流下,會產(chǎn)生壓降從而導(dǎo)致負(fù)載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,需要使用電子負(fù)載的遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能(Sense 功能)來消除電壓誤差,如下圖2所示,遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能的原理是 Sense 端子直接檢測被測設(shè)備的輸出端,當(dāng)線損電壓不可忽略時(shí),自動補(bǔ)償線損壓降,保證被測設(shè)備輸出電壓與負(fù)載所獲得的輸入電壓一致)。本次測試的電池額定電流為2A且測試線纜只有 20 cm,故無需使用遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能。

            #1.1 線纜連接

            將電池的正負(fù)極直接接入到電子負(fù)載的輸入端,如下圖1 所示。在接入電子負(fù)載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面:

            A、必須保證電池和電子負(fù)載的正負(fù)極正確連接。

            B、使用的線纜必須滿足大電流且接口牢固,連接緊密。

            C、當(dāng)大電流(比如大于 5 A)且線纜又比較長時(shí),需要考慮線損。因?yàn)閷?dǎo)線存在阻抗,在大電流下,會產(chǎn)生壓降從而導(dǎo)致負(fù)載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,需要使用電子負(fù)載的遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能(Sense 功能)來消除電壓誤差,如下圖2所示,遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能的原理是 Sense 端子直接檢測被測設(shè)備的輸出端,當(dāng)線損電壓不可忽略時(shí),自動補(bǔ)償線損壓降,保證被測設(shè)備輸出電壓與負(fù)載所獲得的輸入電壓一致)。本次測試的電池額定電流為2A且測試線纜只有 20 cm,故無需使用遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能。

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