電子負載電池測試

2020-12-05 電子產品世界

1. 前言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202004/412372.htm

電池是一種儲能介質，用途極其廣泛，所有可攜式電子設備均需配備電池。從大家日常生活離不開的手機、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。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量的呢？

電池的參數很多 ，如電池的標稱電壓、電池容量、最大輸出功率、最大電流等等，而大部分消費者最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。

2. 電池容量測試

電子負載的原理是控制內部功率MOSFET或電晶體的導通量（量佔空比大小），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。現在我們使用鼎陽科技的一款SDL1030X進行電池測試，來展示如何進行電池測試。SDL1030X是一款解析度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。本次測試的電池為電壓7.4V、容量為5000mAh的鋰電池。

2.1 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。在接入電子負載時需要注意以下幾個方面：

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（比如大於5A）且線纜又比較長時，需要考慮線損。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，需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）。本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。

圖1 測試連接實物圖

圖2 Sense遠端補償連接圖

2.2 設置停止條件

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，同時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」。

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、進入電池測試模式。按「Shift」+「CV」，並選擇「Battery」測試。圖3所示。

圖3 進入電池測試模式

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，同時把電流量程設置為5A，電壓量程為36V，放電電流為2A；如圖4。

圖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，可以設置「終止電壓」「、「放電容量」和「放電時間」。由於本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，低於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。

圖5 終止條件參數設置

2.3 開始測試

2.3.1啟動測試

參數設置及線纜連接完畢並確認無誤後，按下SDL1030X前面板的「ON/OFF 」按鍵，啟動測試。啟動測試後，SDL1030X將以設定的額定電流持續消耗電池的電能。

2.3.2 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，並返回電池測試功能的主界面。

圖6 放電電流趨勢圖

2.4 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電壓後，電子負載將停止拉載並結束測試，彈出「電池放電測試完成！」的提示框。如圖7所示。

圖7 結束提醒

3. 測試結果

下圖8為測試結束後的截圖。從圖中可以看到，在負載拉載後電池空載，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。

圖8 測試結束

我們把測試結果和電池標稱參數製作成一個表格。

表1 電池標稱參數測試結果

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最大容量的78.4%

由於電池在使用過程中，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。

4. 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間對電池進行評估。除此之外還可以設置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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