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电子负载电池测试

2020-04-24 13:21 来源:鼎阳硬件设计与测试智库 编辑:电源网

1.前言

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、最大输出功率、最大电流等等,而大部分消费者最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。

2.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0.1mV/0.1mA,基本电压电流精度可达0.05%,功率可达300W的电子负载。本次测试的电池为电压7.4V、容量为5000mAh的锂电池。

2.1 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5A)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20cm,故无需使用远端补偿功能。

电子负载电池测试


图1 测试连接实物图

电子负载电池测试


图2 Sense远端补偿连接图


2.2 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。

电子负载电池测试


图3 进入电池测试模式

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5A,电压量程为36V,放电电流为2A;如图4。

电子负载电池测试


图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6V(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。

电子负载电池测试


图5 终止条件参数设置

2.3 开始测试

2.3.1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。

2.3.2 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。

电子负载电池测试


图6 放电电流趋势图

2.4 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6V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。

电子负载电池测试


图7 结束提醒

3.测试结果

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7.1389V,但此时的电池已经没有负载能力。

电子负载电池测试


图8 测试结束

我们把测试结果和电池标称参数制作成一个表格

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表1 电池标称参数测试结果

从表格上看,此次测试的电池在2A电流下持续放电,电压下降到6V时,耗时1小时57分36秒。容量为3920mA。经计算此块电池容量为最大容量的78.4%

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。

4.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。



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