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電池是一種儲能介質(zhì),用途極其廣泛,所有便攜式電子設備均需配備電池。從大家日常生活離不開(kāi)的手機、穿戴設備到航空航天以及火爆的新能源汽車(chē)都離不開(kāi)電池。根據設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。
電池的參數很多 ,如電池的標稱(chēng)電壓、電池容量、大輸出功率、大電流等等,而大部分消費者關(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(jiǎn)稱(chēng) A•H)表示。
1.電池容量測試
電子負載的原理是控制內部功率 MOSFET 或晶體管的導通量(量占空比大?。?,依靠功率管的耗散功率消耗電能的設備。它能夠準確檢測出負載電壓,精確調整負載電流。因此電子負載是測試電池的良好工具?,F在我們使用鼎陽(yáng)科技的一款 SDL1030X 進(jìn)行電池測試,來(lái)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 0.05%,功率可達 300 W 的電子負載。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(xiàn)纜連接
將電池的正負極直接接入到電子負載的輸入端,如下圖1 所示。在接入電子負載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面:
A、必須保證電池和電子負載的正負極正確連接。
B、使用的線(xiàn)纜必須滿(mǎn)足大電流且接口牢固,連接緊密。
C、當大電流(比如大于 5 A)且線(xiàn)纜又比較長(cháng)時(shí),需要考慮線(xiàn)損。因為導線(xiàn)存在阻抗,在大電流下,會(huì )產(chǎn)生壓降從而導致負載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,需要使用電子負載的遠端補償功能(Sense 功能)來(lái)消除電壓誤差,如下圖2所示,遠端補償功能的原理是 Sense 端子直接檢測被測設備的輸出端,當線(xiàn)損電壓不可忽略時(shí),自動(dòng)補償線(xiàn)損壓降,保證被測設備輸出電壓與負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(xiàn)纜只有 20 cm,故無(wú)需使用遠端補償功能。
#1.2 設置停止條件
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。當選定放電模式時(shí),同時(shí)需要設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。當三者中任意一種條件滿(mǎn)足時(shí),電池放電測試停止,負載自動(dòng)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 模式及參數設置。在電池測試界面的 1/2 頁(yè),把“功能"設置到 CC 模式,同時(shí)把電流量程設置為 5 A,電壓量程為 36 V,放電電流為 2 A;如圖4。
4 CC模式及參數設置
C、終止條件參數設置。在電池測試界面的 2/2 頁(yè),可以設置“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(根據電池規格書(shū),低于6V電池將無(wú)法正常供電)因此“放電容量"和“放電時(shí)間"均設置為“OFF";如圖5。
#1.3 開(kāi)始測試
1.3.1啟動(dòng)測試 參數設置及線(xiàn)纜連接完畢并確認無(wú)誤后,按下 SDL1030X 前面板的“ON/OFF "按鍵,啟動(dòng)測試。啟動(dòng)測試后,SDL1030X 將以設定的額定電流持續消耗電池的電能。
1.3.2 趨勢圖顯示 在測試過(guò)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 測試結束
在 SDL1030X 持續的消耗電能過(guò)程中,電池的電壓將會(huì )緩慢下降,當電壓降至設置的 6 V 電壓后,電子負載將停止拉載并結束測試,彈出“電池放電測試完成!"的提示框。如圖7 所示。
由于電池在使用過(guò)程中,容量會(huì )逐漸衰減而此塊電池使用時(shí)間已經(jīng)超過(guò) 1 年半,從結果看還不錯。
3.結束
此次我們只是介紹電子負載多種測試電池方法中的一種,電子負載不但可以設置終止電壓,還可以設置放電容量及放電時(shí)間對電池進(jìn)行評估。除此之外還可以設置 CP 和 CR 模式對其進(jìn)行評估。為充分了解電池性能應多方位多角度進(jìn)行評估。
#1.1 線(xiàn)纜連接
將電池的正負極直接接入到電子負載的輸入端,如下圖1 所示。在接入電子負載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面:
A、必須保證電池和電子負載的正負極正確連接。
B、使用的線(xiàn)纜必須滿(mǎn)足大電流且接口牢固,連接緊密。
C、當大電流(比如大于 5 A)且線(xiàn)纜又比較長(cháng)時(shí),需要考慮線(xiàn)損。因為導線(xiàn)存在阻抗,在大電流下,會(huì )產(chǎn)生壓降從而導致負載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,需要使用電子負載的遠端補償功能(Sense 功能)來(lái)消除電壓誤差,如下圖2所示,遠端補償功能的原理是 Sense 端子直接檢測被測設備的輸出端,當線(xiàn)損電壓不可忽略時(shí),自動(dòng)補償線(xiàn)損壓降,保證被測設備輸出電壓與負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(xiàn)纜只有 20 cm,故無(wú)需使用遠端補償功能。
#1.1 線(xiàn)纜連接
將電池的正負極直接接入到電子負載的輸入端,如下圖1 所示。在接入電子負載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面:
A、必須保證電池和電子負載的正負極正確連接。
B、使用的線(xiàn)纜必須滿(mǎn)足大電流且接口牢固,連接緊密。
C、當大電流(比如大于 5 A)且線(xiàn)纜又比較長(cháng)時(shí),需要考慮線(xiàn)損。因為導線(xiàn)存在阻抗,在大電流下,會(huì )產(chǎn)生壓降從而導致負載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,需要使用電子負載的遠端補償功能(Sense 功能)來(lái)消除電壓誤差,如下圖2所示,遠端補償功能的原理是 Sense 端子直接檢測被測設備的輸出端,當線(xiàn)損電壓不可忽略時(shí),自動(dòng)補償線(xiàn)損壓降,保證被測設備輸出電壓與負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(xiàn)纜只有 20 cm,故無(wú)需使用遠端補償功能。