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電學文章
如何使用電子負載來進行電池容量測試的?

發布時間: 2021-11-05   瀏覽次數:   作者:邁昂科技

       電池是一種儲能介質,應用領域極其廣泛,所有便攜式電子設備均需配備電池。從我們在日常生活中離不開的手機、穿戴設備到航空航天以及火爆的新能源汽車都離不開電池。按照其設備的用途配備不同容量的電池。那工程師們是是怎樣評估電池質量的呢。


     電池的參數值很多,如電池的標稱電壓、電池容量、大輸出功率、大電流等等,而絕大多數消費者關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?小時為單位(簡稱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(量占空比大小),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在我們使用邁昂科技的一款SDL1030X進行電池測試,來展示是怎樣進行電池測試。SDL1030X是一款分辨率0.1mV/0.1mA,基本電壓電流精度可達0.05%,功率可達300W的電子負載。此次測試的電池為電壓7.4V、容量為5000mAh的鋰電池。


1.1線纜連接
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。在接入電子負載時必須要特別注意以下幾個方面:
A、必須保證電池和電子負載的正負極正確連接。

B、使用的線纜必須滿足大電流且接口牢固,連接緊密。


C、當大電流(比如大于5A)且線纜又比較長時,必須要考慮線損。因為導線存在阻抗,在大電流下,會產生壓降從而導致負載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差,必須要使用電子負載的遠端補償功能(Sense功能)來消除電壓誤差,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,當線損電壓不可忽略時,自動補償線損壓降,保證被測設備輸出電壓與負載所獲得的輸入電壓一致)。此次測試的電池額定電流為2A且測試線纜只有20cm,故無需使用遠端補償功能。


1.2設置停止條件
在使用電池測試模式測試電池時,可以選擇CC、CP、CR模式對電池進行放電測試。當選定放電模式時,另外需要設置電池放電的停止條件。停止條件有:終止電壓、放電容量和放電時間。當三者中任意一種條件滿足時,電池放電測試停止,負載自動停止拉載。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置為“OFF”。


此次測試選定為CC模式下的“電壓”為終止測試條件。下列為設置步驟:
A、進入電池測試模式。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,把“功能”設置到CC模式,另外把電流量程設置為5A,電壓量程為36V,放電電流為2A;如圖4。



4CC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,可以設置“終止電壓”、“放電容量”和“放電時間”。由于此次測試只測試終止電壓這單一測試條件,終止電壓為6V(根據電池規格書,低于6V電池將無法正常供電)因此“放電容量”和“放電時間”均設置為“OFF”;如圖5。



1.3開始測試
1.3.1啟動測試參數設置及線纜連接完畢并確認無誤后,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程中,我們可以按下前面板的Display按鍵,進入趨勢圖界面,查看被測信號的趨勢,如圖6所示。電子負載顯示的是實測電流隨時間的變化趨勢。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持續的消耗電能過程中,電池的電壓將會緩慢下降,當電壓降至設置的6V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。

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

主要是因為電池在使用過程中,容量會逐漸衰減而此塊電池使用時間已經超過1年半,從結果看還不錯。


3.結束
本次我們只是介紹電子負載多種測試電池方法中的一種,電子負載不僅可以設置終止電壓,還可以設置放電容量及放電時間對電池進行評估。除此以外還可以設置CP和CR模式對其進行評估。為充分了解電池性能應多方位多角度進行評估。


 
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