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如何用电子负载进行电池测试?

电池是一种储能介质,用途极其广泛,所有便携式电子设备均需配备电池。从大家日常生活离不开的手机、穿戴设备到航空航天以及火爆的新能源汽车都离不开电池。根据设备的用途配备不同容量的电池。那工程师们是如何评估电池质量的呢。
电池的参数很多 ,如电池的标称电压、电池容量、大输出功率、大电流等等,而大部分消费者关心的也许是电池容量。电池容量是指在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量,通常以安培•小时为单位(简称 a•h)表示。
1.电池容量测试
电子负载的原理是控制内部功率 mosfet 或晶体管的导通量(量占空比大小),依靠功率管的耗散功率消耗电能的设备。它能够准确检测出负载电压,精确调整负载电流。因此电子负载是测试电池的良好工具。现在我们使用鼎阳科技的一款 sdl1030x 进行电池测试,来展示如何进行电池测试。sdl1030x 是一款分辨率 0.1 mv / 0.1 ma,基本电压电流精度可达 0.05%,功率可达 300 w 的电子负载。本次测试的电池为电压 7.4 v、容量为 5000 mah 的锂电池。
#1.1线缆连接
将电池的正负极直接接入到电子负载的输入端,如下图1 所示。在接入电子负载时需要注意以下几个方面:
a、必须保证电池和电子负载的正负极正确连接。
b、使用的线缆必须满足大电流且接口牢固,连接紧密。
c、当大电流(比如大于 5 a)且线缆又比较长时,需要考虑线损。因为导线存在阻抗,在大电流下,会产生压降从而导致负载测量的电压偏低。为了消除这种误差,需要使用电子负载的远端补偿功能(sense 功能)来消除电压误差,如下图2所示,远端补偿功能的原理是 sense 端子直接检测被测设备的输出端,当线损电压不可忽略时,自动补偿线损压降,保证被测设备输出电压与负载所获得的输入电压一致)。本次测试的电池额定电流为2a且测试线缆只有 20 cm,故无需使用远端补偿功能。
#1.2设置停止条件
使用电池测试模式测试电池时,可以选择 cc、cp、cr 模式对电池进行放电测试。当选定放电模式时,同时需要设置电池放电的停止条件。停止条件有:终止电压、放电容量和放电时间。当三者中任意一种条件满足时,电池放电测试停止,负载自动停止拉载。使用者也可以选择其中之一或者两种条件作为终止判定条件,其它不需要的条件设置为“off”。
本次测试选定为cc模式下的“电压”为终止测试条件。以下为设置步骤:
a、进入电池测试模式。按“shift”+“cv”,并选择“battery”测试。图3 所示
b、cc 模式及参数设置。在电池测试界面的 1/2 页,把“功能”设置到 cc 模式,同时把电流量程设置为 5 a,电压量程为 36 v,放电电流为 2 a;如图4。
4 cc模式及参数设置
c、终止条件参数设置。在电池测试界面的 2/2 页,可以设置“终止电压”、“放电容量”和“放电时间”。由于本次测试只测试终止电压这单一测试条件,终止电压为 6 v(根据电池规格书,低于6v电池将无法正常供电)因此“放电容量”和“放电时间”均设置为“off”;如图5。
#1.3 开始测试
1.3.1启动测试 参数设置及线缆连接完毕并确认无误后,按下 sdl1030x 前面板的“on/off ”按键,启动测试。启动测试后,sdl1030x 将以设定的额定电流持续消耗电池的电能。
1.3.2 趋势图显示 在测试过程中,我们可以按下前面板的 display 按键,进入趋势图界面,查看被测信号的趋势,如图6 所示。电子负载显示的是实测电流随时间的变化趋势。再次按下 display,则退出波形显示界面,并返回电池测试功能的主界面。
#1.4测试结束
在 sdl1030x 持续的消耗电能过程中,电池的电压将会缓慢下降,当电压降至设置的 6 v 电压后,电子负载将停止拉载并结束测试,弹出“电池放电测试完成!”的提示框。如图7 所示。
2.测试结果
从表格上看,此次测试的电池在 2 a 电流下持续放电,电压下降到 6 v 时,耗时 1小时57分36秒。容量为 3920 ma。经计算此块电池容量为大容量的 78.4%下图8 为测试结束后的截图。从图中可以看到,在负载拉载后电池空载,电压反而又升级到了 7.1389 v,但此时的电池已经没有负载能力。
由于电池在使用过程中,容量会逐渐衰减而此块电池使用时间已经超过 1 年半,从结果看还不错。
3.结束
此次我们只是介绍电子负载多种测试电池方法中的一种,电子负载不但可以设置终止电压,还可以设置放电容量及放电时间对电池进行评估。除此之外还可以设置 cp 和 cr 模式对其进行评估。为充分了解电池性能应多方位多角度进行评估。
#1.1线缆连接
将电池的正负极直接接入到电子负载的输入端,如下图1 所示。在接入电子负载时需要注意以下几个方面:
a、必须保证电池和电子负载的正负极正确连接。
b、使用的线缆必须满足大电流且接口牢固,连接紧密。
c、当大电流(比如大于 5 a)且线缆又比较长时,需要考虑线损。因为导线存在阻抗,在大电流下,会产生压降从而导致负载测量的电压偏低。为了消除这种误差,需要使用电子负载的远端补偿功能(sense 功能)来消除电压误差,如下图2所示,远端补偿功能的原理是 sense 端子直接检测被测设备的输出端,当线损电压不可忽略时,自动补偿线损压降,保证被测设备输出电压与负载所获得的输入电压一致)。本次测试的电池额定电流为2a且测试线缆只有 20 cm,故无需使用远端补偿功能。
#1.1线缆连接
将电池的正负极直接接入到电子负载的输入端,如下图1 所示。在接入电子负载时需要注意以下几个方面:
a、必须保证电池和电子负载的正负极正确连接。
b、使用的线缆必须满足大电流且接口牢固,连接紧密。
c、当大电流(比如大于 5 a)且线缆又比较长时,需要考虑线损。因为导线存在阻抗,在大电流下,会产生压降从而导致负载测量的电压偏低。为了消除这种误差,需要使用电子负载的远端补偿功能(sense 功能)来消除电压误差,如下图2所示,远端补偿功能的原理是 sense 端子直接检测被测设备的输出端,当线损电压不可忽略时,自动补偿线损压降,保证被测设备输出电压与负载所获得的输入电压一致)。本次测试的电池额定电流为2a且测试线缆只有 20 cm,故无需使用远端补偿功能。
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