1.前言?
電池是一種儲(chǔ)能介質(zhì)，用途極其廣泛，所有便攜式電子設(shè)備均需配備電池。從大家日常生活離不開(kāi)的手機(jī)、穿戴設(shè)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(jù)設(shè)備的用途配備不同容量的電池。那工程師們是如何評(píng)估電池質(zhì)量的呢。
電池的參數(shù)很多 ，如電池的標(biāo)稱(chēng)電壓、電池容量、大輸出功率、大電流等等，而大部分消費(fèi)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。
2.電池容量測(cè)試
電子負(fù)載的原理是控制內(nèi)部功率mosfet或晶體管的導(dǎo)通量（量占空比大?。揽抗β使艿暮纳⒐β氏碾娔艿脑O(shè)備。它能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流。因此電子負(fù)載是測(cè)試電池的良好工具?，F(xiàn)在我們使用鼎陽(yáng)科技的一款sdl1030x進(jìn)行電池測(cè)試，來(lái)展示如何進(jìn)行電池測(cè)試。sdl1030x是一款分辨率0.1mv/0.1ma，基本電壓電流精度可達(dá)0.05%，功率可達(dá)300w的電子負(fù)載。本次測(cè)試的電池為電壓7.4v、容量為5000mah的鋰電池。
2.1 線(xiàn)纜連接
將電池的正負(fù)極直接接入到電子負(fù)載的輸入端，如下圖1 所示。在接入電子負(fù)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(fù)載的正負(fù)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(dāng)大電流（比如大于5a）且線(xiàn)纜又比較長(zhǎng)時(shí)，需要考慮線(xiàn)損。因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)存在阻抗，在大電流下，會(huì)產(chǎn)生壓降從而導(dǎo)致負(fù)載測(cè)量的電壓偏低。
為了消除這種誤差，需要使用電子負(fù)載的遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能（sense功能）來(lái)消除電壓誤差，如下圖2所示，遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能的原理是sense端子直接檢測(cè)被測(cè)設(shè)備的輸出端，當(dāng)線(xiàn)損電壓不可忽略時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)償線(xiàn)損壓降，保證被測(cè)設(shè)備輸出電壓與負(fù)載所獲得的輸入電壓一致）。本次測(cè)試的電池額定電流為2a且測(cè)試線(xiàn)纜只有20cm，故無(wú)需使用遠(yuǎn)端補(bǔ)償功能。
圖1 測(cè)試連接實(shí)物圖
圖2 sense遠(yuǎn)端補(bǔ)償連接圖
2.2 設(shè)置停止條件
使用電池測(cè)試模式測(cè)試電池時(shí)，可以選擇cc、cp、cr模式對(duì)電池進(jìn)行放電測(cè)試。當(dāng)選定放電模式時(shí)，同時(shí)需要設(shè)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(dāng)三者中任意一種條件滿(mǎn)足時(shí)，電池放電測(cè)試停止，負(fù)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(shè)置為“off”。
本次測(cè)試選定為cc模式下的“電壓”為終止測(cè)試條件。以下為設(shè)置步驟
a、進(jìn)入電池測(cè)試模式。按“shift”+“cv”，并選擇“battery”測(cè)試。圖3所示。
圖3 進(jìn)入電池測(cè)試模式
b、cc模式及參數(shù)設(shè)置。在電池測(cè)試界面的1/2 頁(yè)，把“功能”設(shè)置到cc模式，同時(shí)把電流量程設(shè)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(shù)設(shè)置
c、終止條件參數(shù)設(shè)置。在電池測(cè)試界面的2/2 頁(yè)，可以設(shè)置“終止電壓”“、“放電容量”和“放電時(shí)間”。由于本次測(cè)試只測(cè)試終止電壓這單一測(cè)試條件，終止電壓為6v（根據(jù)電池規(guī)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(shè)置為“off”；如圖5。
圖5 終止條件參數(shù)設(shè)置
2.3 開(kāi)始測(cè)試
2.3.1啟動(dòng)測(cè)試
參數(shù)設(shè)置及線(xiàn)纜連接完畢并確認(rèn)無(wú)誤后，按下sdl1030x前面板的“on/off ”按鍵，啟動(dòng)測(cè)試。啟動(dòng)測(cè)試后，sdl1030x將以設(shè)定的額定電流持續(xù)消耗電池的電能。
2.3.2 趨勢(shì)圖顯示
在測(cè)試過(guò)程中，我們可以按下前面板的display 按鍵，進(jìn)入趨勢(shì)圖界面，查看被測(cè)信號(hào)的趨勢(shì)，如圖6所示。電子負(fù)載顯示的是實(shí)測(cè)電流隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。再次按下display，則退出波形顯示界面，并返回電池測(cè)試功能的主界面。
圖6 放電電流趨勢(shì)圖
2.4 測(cè)試結(jié)束
在sdl1030x持續(xù)的消耗電能過(guò)程中，電池的電壓將會(huì)緩慢下降，當(dāng)電壓降至設(shè)置的6v電壓后，電子負(fù)載將停止拉載并結(jié)束測(cè)試，彈出“電池放電測(cè)試完成！”的提示框。如圖7所示。
圖7 結(jié)束提醒
3.測(cè)試結(jié)果
下圖8為測(cè)試結(jié)束后的截圖。從圖中可以看到，在負(fù)載拉載后電池空載，電壓反而又升級(jí)到了7.1389v，但此時(shí)的電池已經(jīng)沒(méi)有負(fù)載能力。
圖8 測(cè)試結(jié)束
我們把測(cè)試結(jié)果和電池標(biāo)稱(chēng)參數(shù)制作成一個(gè)表格。
參數(shù) 額定值 測(cè)試結(jié)果
電壓 7.4v 6.000v
測(cè)試電流 2a 2a
測(cè)試時(shí)間 -- 01:57:36
電池容量 5000ma(大容量) 3920ma
表1 電池標(biāo)稱(chēng)參數(shù)測(cè)試結(jié)果
從表格上看，此次測(cè)試的電池在2a電流下持續(xù)放電，電壓下降到6v時(shí)，耗時(shí)1小時(shí)57分36秒。容量為3920ma。經(jīng)計(jì)算此塊電池容量為大容量的78.4%
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(jié)果看還不錯(cuò)。
4.結(jié)束
此次我們只是介紹電子負(fù)載多種測(cè)試電池方法中的一種，電子負(fù)載不但可以設(shè)置終止電壓，還可以設(shè)置放電容量及放電時(shí)間對(duì)電池進(jìn)行評(píng)估。除此之外還可以設(shè)置cp和cr模式對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。為充分了解電池性能應(yīng)多方位多角度進(jìn)行評(píng)估。