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電(dian)池是一種儲(chu)能(neng)介質(zhi)，用途極(ji)其廣泛，所(suo)有(you)便(bian)攜式電(dian)子設備(bei)(bei)均需配(pei)備(bei)(bei)電(dian)池。從大家日常生活離(li)不(bu)開的(de)手機、穿戴設備(bei)(bei)到航(hang)(hang)空(kong)航(hang)(hang)天以(yi)及火爆(bao)的(de)新能(neng)源汽車都離(li)不(bu)開電(dian)池。根據設備(bei)(bei)的(de)用途配(pei)備(bei)(bei)不(bu)同容量的(de)電(dian)池。那工程師(shi)們(men)是如何評估(gu)電(dian)池質(zhi)量的(de)呢。
電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)參(can)數很多(duo) ，如電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)標稱電(dian)壓、電(dian)池(chi)(chi)(chi)容(rong)量、大輸出功(gong)率、大電(dian)流等(deng)等(deng)，而(er)大部分消費者關心的(de)也許(xu)是電(dian)池(chi)(chi)(chi)容(rong)量。電(dian)池(chi)(chi)(chi)容(rong)量是指在一定條件下（放(fang)電(dian)率、溫度(du)、終(zhong)止電(dian)壓等(deng)）電(dian)池(chi)(chi)(chi)放(fang)出的(de)電(dian)量，通(tong)常(chang)以安培(pei)•小時(shi)為單(dan)位(wei)（簡稱 A•H）表示。
1.電池容量測試
電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)負載的(de)(de)(de)原理(li)是控(kong)制內(nei)部功(gong)(gong)率(lv) MOSFET 或晶體管(guan)的(de)(de)(de)導通量（量占空比大小），依靠功(gong)(gong)率(lv)管(guan)的(de)(de)(de)耗散(san)功(gong)(gong)率(lv)消耗電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)(de)設(she)備。它能(neng)夠準(zhun)確檢測出(chu)負載電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，精確調(diao)整負載電(dian)(dian)(dian)(dian)流。因(yin)此電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)負載是測試(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)良好(hao)工具。現在我們使用鼎陽(yang)科(ke)技的(de)(de)(de)一款 SDL1030X 進行電(dian)(dian)(dian)(dian)池測試(shi)(shi)，來展示如何進行電(dian)(dian)(dian)(dian)池測試(shi)(shi)。SDL1030X 是一款分辨(bian)率(lv) 0.1 mV / 0.1 mA，基(ji)本(ben)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)流精度可(ke)達 0.05%，功(gong)(gong)率(lv)可(ke)達 300 W 的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)負載。本(ben)次測試(shi)(shi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池為電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya) 7.4 V、容量為 5000 mAh 的(de)(de)(de)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池。
#1.1 線纜連接
將(jiang)電池(chi)的正負極直接(jie)接(jie)入(ru)到電子負載的輸(shu)入(ru)端(duan)，如下(xia)(xia)圖1 所示。在接(jie)入(ru)電子負載時需要注意以下(xia)(xia)幾(ji)個(ge)方面：
A、必須保證電(dian)池和電(dian)子負(fu)載(zai)的(de)正負(fu)極正確連接(jie)。
B、使用的線(xian)纜必須滿足大電(dian)流且接口牢固，連接緊密。
C、當大電(dian)流（比如(ru)大于 5 A）且(qie)線纜又比較(jiao)長時，需要考(kao)慮線損。因為導線存(cun)在阻抗(kang)，在大電(dian)流下(xia)(xia)，會產生壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)從而導致(zhi)負(fu)載測(ce)量(liang)的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)偏低。為了消除這(zhe)種誤差，需要使用(yong)電(dian)子負(fu)載的(de)(de)遠端(duan)補(bu)償功能（Sense 功能）來消除電(dian)壓(ya)(ya)(ya)誤差，如(ru)下(xia)(xia)圖2所示，遠端(duan)補(bu)償功能的(de)(de)原理(li)是 Sense 端(duan)子直接檢測(ce)被(bei)(bei)測(ce)設備(bei)的(de)(de)輸(shu)出端(duan)，當線損電(dian)壓(ya)(ya)(ya)不可忽略時，自動補(bu)償線損壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)，保(bao)證(zheng)被(bei)(bei)測(ce)設備(bei)輸(shu)出電(dian)壓(ya)(ya)(ya)與負(fu)載所獲(huo)得的(de)(de)輸(shu)入電(dian)壓(ya)(ya)(ya)一(yi)致(zhi)）。本次(ci)測(ce)試(shi)的(de)(de)電(dian)池額定電(dian)流為2A且(qie)測(ce)試(shi)線纜只有 20 cm，故無需使用(yong)遠端(duan)補(bu)償功能。
#1.2 設置停止條件
使用電(dian)(dian)池測試(shi)模(mo)(mo)式(shi)測試(shi)電(dian)(dian)池時(shi)，可(ke)(ke)以選擇 CC、CP、CR 模(mo)(mo)式(shi)對電(dian)(dian)池進行(xing)放(fang)電(dian)(dian)測試(shi)。當選定放(fang)電(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)時(shi)，同時(shi)需要(yao)(yao)設置電(dian)(dian)池放(fang)電(dian)(dian)的(de)停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)條件。停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)條件有(you)：終(zhong)止(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)電(dian)(dian)壓、放(fang)電(dian)(dian)容量和(he)放(fang)電(dian)(dian)時(shi)間。當三者中任意一種條件滿足時(shi)，電(dian)(dian)池放(fang)電(dian)(dian)測試(shi)停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，負載自動停(ting)(ting)止(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)拉載。使用者也可(ke)(ke)以選擇其(qi)中之一或者兩種條件作為終(zhong)止(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)判定條件，其(qi)它不需要(yao)(yao)的(de)條件設置為“OFF"。
本次測試選定為CC模式下(xia)的“電壓(ya)"為終(zhong)止測試條件。以下(xia)為設置步(bu)驟：
A、進入電池測試模式。按“Shift"+“CV"，并選(xuan)擇“Battery"測試。圖3 所示
B、CC 模(mo)式及參數設置(zhi)。在(zai)電池(chi)測試界面的 1/2 頁，把“功能"設置(zhi)到 CC 模(mo)式，同時把電流(liu)量程(cheng)設置(zhi)為 5 A，電壓量程(cheng)為 36 V，放電電流(liu)為 2 A；如圖4。
4 CC模式及參數設置
C、終止條件參數設置(zhi)(zhi)。在電(dian)(dian)(dian)池測(ce)試(shi)界(jie)面的 2/2 頁，可以設置(zhi)(zhi)“終止電(dian)(dian)(dian)壓"、“放電(dian)(dian)(dian)容量"和“放電(dian)(dian)(dian)時(shi)間"。由于(yu)本次測(ce)試(shi)只(zhi)測(ce)試(shi)終止電(dian)(dian)(dian)壓這單一測(ce)試(shi)條件，終止電(dian)(dian)(dian)壓為(wei) 6 V（根(gen)據(ju)電(dian)(dian)(dian)池規格(ge)書，低于(yu)6V電(dian)(dian)(dian)池將(jiang)無法(fa)正(zheng)常供(gong)電(dian)(dian)(dian)）因此“放電(dian)(dian)(dian)容量"和“放電(dian)(dian)(dian)時(shi)間"均(jun)設置(zhi)(zhi)為(wei)“OFF"；如圖5。
#1.3 開始測試
1.3.1啟動測(ce)試 參數設(she)置及(ji)線纜連接完畢(bi)并確(que)認無誤(wu)后(hou)，按下 SDL1030X 前面板的“ON/OFF "按鍵(jian)，啟(qi)動測(ce)試(shi)。啟(qi)動測(ce)試(shi)后(hou)，SDL1030X 將以(yi)設(she)定(ding)的額(e)定(ding)電流持(chi)續消(xiao)耗電池的電能(neng)。
1.3.2 趨勢圖顯示 在測試過程中，我們(men)可以按下前(qian)面(mian)板的(de)(de) Display 按鍵，進入趨勢圖界面(mian)，查看被(bei)測信號的(de)(de)趨勢，如(ru)圖6 所示(shi)。電子負(fu)載顯(xian)示(shi)的(de)(de)是實測電流隨時間(jian)的(de)(de)變化趨勢。再次按下 Display，則退出波形顯(xian)示(shi)界面(mian)，并返回電池測試功(gong)能(neng)的(de)(de)主界面(mian)。
#1.4 測試結束
在(zai) SDL1030X 持續的消耗電(dian)能過程(cheng)中，電(dian)池(chi)的電(dian)壓(ya)將會緩慢下(xia)降，當電(dian)壓(ya)降至(zhi)設置的 6 V 電(dian)壓(ya)后，電(dian)子(zi)負載將停止拉載并結束測試，彈出“電(dian)池(chi)放電(dian)測試完(wan)成(cheng)！"的提示框。如圖7 所示。
由于(yu)電池(chi)在(zai)使用過程中(zhong)，容量會逐漸衰減而此塊(kuai)電池(chi)使用時間(jian)已經超過 1 年(nian)半，從結果看還不(bu)錯。
3.結束
此次我們只是介紹電(dian)子負載多(duo)(duo)種測試電(dian)池方(fang)法中的一種，電(dian)子負載不但(dan)可(ke)以(yi)設(she)置終止電(dian)壓，還(huan)可(ke)以(yi)設(she)置放(fang)電(dian)容量(liang)及放(fang)電(dian)時間對電(dian)池進行評(ping)估(gu)。除此之外(wai)還(huan)可(ke)以(yi)設(she)置 CP 和 CR 模式(shi)對其進行評(ping)估(gu)。為(wei)充分了解電(dian)池性能應多(duo)(duo)方(fang)位多(duo)(duo)角度進行評(ping)估(gu)。
#1.1 線纜連接
將電池的(de)正負(fu)(fu)極直接接入(ru)到(dao)電子(zi)負(fu)(fu)載的(de)輸入(ru)端，如下圖(tu)1 所(suo)示。在接入(ru)電子(zi)負(fu)(fu)載時(shi)需要注意以下幾個方面：
A、必須(xu)保證電池和電子負載的正(zheng)負極正(zheng)確連接。
B、使用的線纜必須滿足大電(dian)流(liu)且接口牢固，連接緊密(mi)。
C、當(dang)(dang)大電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)（比如(ru)大于 5 A）且線(xian)纜(lan)又比較長時，需(xu)(xu)要(yao)考(kao)慮線(xian)損。因為導(dao)線(xian)存在阻抗，在大電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)下(xia)，會產生壓(ya)降(jiang)從而導(dao)致負載(zai)(zai)測(ce)(ce)(ce)量的電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)偏低。為了消除這種誤(wu)差，需(xu)(xu)要(yao)使用電(dian)(dian)(dian)(dian)子負載(zai)(zai)的遠(yuan)端(duan)(duan)補(bu)償功(gong)(gong)能(neng)（Sense 功(gong)(gong)能(neng)）來消除電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)誤(wu)差，如(ru)下(xia)圖2所示，遠(yuan)端(duan)(duan)補(bu)償功(gong)(gong)能(neng)的原理是 Sense 端(duan)(duan)子直接檢測(ce)(ce)(ce)被測(ce)(ce)(ce)設備(bei)的輸出端(duan)(duan)，當(dang)(dang)線(xian)損電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)不可(ke)忽(hu)略時，自動補(bu)償線(xian)損壓(ya)降(jiang)，保(bao)證被測(ce)(ce)(ce)設備(bei)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)與負載(zai)(zai)所獲得(de)的輸入電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)一致）。本(ben)次(ci)測(ce)(ce)(ce)試的電(dian)(dian)(dian)(dian)池額定電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)為2A且測(ce)(ce)(ce)試線(xian)纜(lan)只有 20 cm，故無需(xu)(xu)使用遠(yuan)端(duan)(duan)補(bu)償功(gong)(gong)能(neng)。
#1.1 線纜連接
將電(dian)池(chi)的(de)正(zheng)負極直接接入到(dao)電(dian)子負載的(de)輸入端，如下圖1 所示。在接入電(dian)子負載時需(xu)要(yao)注意(yi)以下幾個方面：
A、必須保證電池和電子(zi)負載的正負極正確連接。
B、使用的(de)線纜(lan)必(bi)須滿足大電流(liu)且接口牢固，連接緊密。
C、當大(da)電(dian)(dian)流(liu)（比(bi)如大(da)于 5 A）且線纜又比(bi)較長時(shi)，需(xu)要考慮線損(sun)。因為(wei)(wei)導(dao)線存在阻抗，在大(da)電(dian)(dian)流(liu)下(xia)(xia)，會產(chan)生(sheng)壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)從而導(dao)致負(fu)載(zai)測(ce)(ce)量的(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)偏低。為(wei)(wei)了消除這(zhe)種誤差(cha)，需(xu)要使用電(dian)(dian)子(zi)負(fu)載(zai)的(de)遠端(duan)(duan)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)功(gong)能(neng)(neng)（Sense 功(gong)能(neng)(neng)）來(lai)消除電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)誤差(cha)，如下(xia)(xia)圖2所(suo)(suo)示，遠端(duan)(duan)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)功(gong)能(neng)(neng)的(de)原理是 Sense 端(duan)(duan)子(zi)直接(jie)檢(jian)測(ce)(ce)被(bei)測(ce)(ce)設(she)備的(de)輸出端(duan)(duan)，當線損(sun)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)不可忽略(lve)時(shi)，自(zi)動(dong)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)線損(sun)壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)，保證被(bei)測(ce)(ce)設(she)備輸出電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)與負(fu)載(zai)所(suo)(suo)獲得的(de)輸入(ru)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)一致）。本次測(ce)(ce)試的(de)電(dian)(dian)池額定電(dian)(dian)流(liu)為(wei)(wei)2A且測(ce)(ce)試線纜只有 20 cm，故無需(xu)使用遠端(duan)(duan)補(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)功(gong)能(neng)(neng)。
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