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電池是一種儲能(neng)介(jie)質，用(yong)途極其(qi)廣泛，所有便攜式電子設(she)備(bei)(bei)均需配(pei)備(bei)(bei)電池。從(cong)大家日常生活離不開(kai)的手機、穿戴設(she)備(bei)(bei)到(dao)航(hang)空航(hang)天以及(ji)火爆(bao)的新能(neng)源汽車(che)都(dou)離不開(kai)電池。根據設(she)備(bei)(bei)的用(yong)途配(pei)備(bei)(bei)不同容量(liang)的電池。那工程師們是如何評估電池質量(liang)的呢。
電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)參數(shu)很多 ，如電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)(rong)量、大輸(shu)出功率、大電(dian)(dian)(dian)流等(deng)等(deng)，而大部分消(xiao)費者(zhe)關(guan)心的(de)也(ye)許是電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)(rong)量。電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)(rong)量是指在(zai)一定(ding)條件下(xia)（放電(dian)(dian)(dian)率、溫度(du)、終止電(dian)(dian)(dian)壓(ya)等(deng)）電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)放出的(de)電(dian)(dian)(dian)量，通(tong)常以安培(pei)•小(xiao)時(shi)為單(dan)位（簡稱(cheng) A•H）表示(shi)。
1.電池容量測試
電(dian)(dian)(dian)子負(fu)載的原理(li)是控制內部功率(lv)(lv) MOSFET 或晶體管的導通量（量占空比大小），依靠功率(lv)(lv)管的耗散(san)功率(lv)(lv)消耗電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)的設備(bei)。它能(neng)(neng)夠(gou)準(zhun)確(que)檢測(ce)出負(fu)載電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，精確(que)調整(zheng)負(fu)載電(dian)(dian)(dian)流。因此(ci)電(dian)(dian)(dian)子負(fu)載是測(ce)試(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的良(liang)好工具。現在(zai)我們使用鼎陽(yang)科技的一(yi)款(kuan)(kuan) SDL1030X 進(jin)行電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)測(ce)試(shi)(shi)，來展示如(ru)何進(jin)行電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)測(ce)試(shi)(shi)。SDL1030X 是一(yi)款(kuan)(kuan)分辨率(lv)(lv) 0.1 mV / 0.1 mA，基本電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)(dian)流精度可達(da) 0.05%，功率(lv)(lv)可達(da) 300 W 的電(dian)(dian)(dian)子負(fu)載。本次測(ce)試(shi)(shi)的電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)為電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya) 7.4 V、容量為 5000 mAh 的鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。
#1.1 線纜連接
將電池的(de)正負極直接接入到電子負載的(de)輸(shu)入端，如下圖1 所(suo)示。在(zai)接入電子負載時需要(yao)注意以(yi)下幾個(ge)方面：
A、必須(xu)保證(zheng)電(dian)池和電(dian)子負載(zai)的正負極正確連接(jie)。
B、使用的(de)線纜必須滿足大電流且接(jie)口牢(lao)固，連接(jie)緊密。
C、當大電(dian)(dian)流(liu)（比(bi)如大于 5 A）且線纜(lan)又比(bi)較長時，需(xu)要(yao)考慮線損(sun)。因為導(dao)線存在(zai)阻抗，在(zai)大電(dian)(dian)流(liu)下，會(hui)產生壓(ya)降從而導(dao)致(zhi)負載測(ce)量的(de)電(dian)(dian)壓(ya)偏低。為了消(xiao)除這種誤(wu)差，需(xu)要(yao)使(shi)用電(dian)(dian)子負載的(de)遠端(duan)補償(chang)功能(neng)(neng)（Sense 功能(neng)(neng)）來消(xiao)除電(dian)(dian)壓(ya)誤(wu)差，如下圖2所示，遠端(duan)補償(chang)功能(neng)(neng)的(de)原理是 Sense 端(duan)子直接檢測(ce)被(bei)測(ce)設(she)備的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)，當線損(sun)電(dian)(dian)壓(ya)不可(ke)忽略時，自動補償(chang)線損(sun)壓(ya)降，保證被(bei)測(ce)設(she)備輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)與負載所獲得(de)的(de)輸(shu)入電(dian)(dian)壓(ya)一致(zhi)）。本次測(ce)試的(de)電(dian)(dian)池額定電(dian)(dian)流(liu)為2A且測(ce)試線纜(lan)只(zhi)有 20 cm，故無需(xu)使(shi)用遠端(duan)補償(chang)功能(neng)(neng)。
#1.2 設置停止條件
使用電(dian)(dian)池測(ce)(ce)試模式(shi)(shi)測(ce)(ce)試電(dian)(dian)池時(shi)，可以選擇 CC、CP、CR 模式(shi)(shi)對電(dian)(dian)池進行放電(dian)(dian)測(ce)(ce)試。當(dang)選定放電(dian)(dian)模式(shi)(shi)時(shi)，同時(shi)需要(yao)(yao)設(she)置電(dian)(dian)池放電(dian)(dian)的停止(zhi)條件(jian)。停止(zhi)條件(jian)有：終(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)壓、放電(dian)(dian)容量(liang)和放電(dian)(dian)時(shi)間。當(dang)三(san)者(zhe)中(zhong)(zhong)任意一種條件(jian)滿足時(shi)，電(dian)(dian)池放電(dian)(dian)測(ce)(ce)試停止(zhi)，負載自動(dong)停止(zhi)拉載。使用者(zhe)也可以選擇其(qi)中(zhong)(zhong)之一或(huo)者(zhe)兩種條件(jian)作(zuo)為終(zhong)止(zhi)判(pan)定條件(jian)，其(qi)它(ta)不需要(yao)(yao)的條件(jian)設(she)置為“OFF"。
本次(ci)測試(shi)選定為(wei)CC模式(shi)下的(de)“電壓"為(wei)終止測試(shi)條(tiao)件。以下為(wei)設置步(bu)驟：
A、進入(ru)電池測試模式。按(an)“Shift"+“CV"，并選擇“Battery"測試。圖(tu)3 所示
B、CC 模式及參數設置。在電池測試界(jie)面(mian)的 1/2 頁，把“功能"設置到 CC 模式，同時把電流量程(cheng)(cheng)設置為(wei) 5 A，電壓量程(cheng)(cheng)為(wei) 36 V，放電電流為(wei) 2 A；如(ru)圖(tu)4。
4 CC模式及參數設置
C、終止(zhi)條件(jian)參數設置(zhi)(zhi)。在電(dian)(dian)池(chi)(chi)測試界面的 2/2 頁，可(ke)以設置(zhi)(zhi)“終止(zhi)電(dian)(dian)壓(ya)"、“放電(dian)(dian)容量(liang)"和(he)“放電(dian)(dian)時(shi)間"。由(you)于本(ben)次測試只(zhi)測試終止(zhi)電(dian)(dian)壓(ya)這單一測試條件(jian)，終止(zhi)電(dian)(dian)壓(ya)為 6 V（根據(ju)電(dian)(dian)池(chi)(chi)規格(ge)書，低于6V電(dian)(dian)池(chi)(chi)將無法正常供電(dian)(dian)）因此“放電(dian)(dian)容量(liang)"和(he)“放電(dian)(dian)時(shi)間"均設置(zhi)(zhi)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(jie)完畢并(bing)確(que)認無誤后(hou)(hou)，按下 SDL1030X 前面板的“ON/OFF "按鍵，啟動測試。啟動測試后(hou)(hou)，SDL1030X 將以設定的額定電(dian)(dian)流持續(xu)消耗電(dian)(dian)池的電(dian)(dian)能。
1.3.2 趨(qu)勢(shi)圖(tu)顯示 在(zai)測(ce)試過程中，我們可以按下前面板的(de) Display 按鍵，進入趨(qu)勢(shi)圖(tu)界(jie)面，查看被測(ce)信號的(de)趨(qu)勢(shi)，如圖(tu)6 所示。電子負(fu)載顯示的(de)是(shi)實(shi)測(ce)電流隨時間的(de)變化趨(qu)勢(shi)。再次按下 Display，則退出(chu)波形顯示界(jie)面，并(bing)返回(hui)電池(chi)測(ce)試功能的(de)主界(jie)面。
#1.4 測試結束
在(zai) SDL1030X 持續(xu)的(de)(de)消耗電(dian)(dian)(dian)(dian)能過程中，電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)將會緩慢下降(jiang)，當電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)降(jiang)至(zhi)設置的(de)(de) 6 V 電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)后，電(dian)(dian)(dian)(dian)子負載將停止拉載并結束(shu)測試，彈出“電(dian)(dian)(dian)(dian)池放電(dian)(dian)(dian)(dian)測試完成！"的(de)(de)提示(shi)(shi)框。如圖7 所示(shi)(shi)。
由(you)于(yu)電池在使(shi)用(yong)過(guo)程中，容量會(hui)逐漸衰(shuai)減而此塊電池使(shi)用(yong)時間已經超過(guo) 1 年(nian)半，從結果看還(huan)不錯(cuo)。
3.結束
此次我們只是(shi)介紹電(dian)(dian)子負載多種測試電(dian)(dian)池(chi)方法中的一種，電(dian)(dian)子負載不(bu)但可(ke)以設置終止電(dian)(dian)壓，還可(ke)以設置放(fang)(fang)電(dian)(dian)容量及放(fang)(fang)電(dian)(dian)時間對電(dian)(dian)池(chi)進行評估。除此之(zhi)外還可(ke)以設置 CP 和(he) CR 模式(shi)對其進行評估。為充分了(le)解電(dian)(dian)池(chi)性能應(ying)多方位多角度進行評估。
#1.1 線纜連接
將(jiang)電(dian)池的正負(fu)極直接(jie)接(jie)入到電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)的輸入端，如下圖(tu)1 所示。在接(jie)入電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)時需(xu)要注意以下幾個方面：
A、必須保證電池和電子負載(zai)的正(zheng)負極正(zheng)確連接。
B、使用的線(xian)纜(lan)必須滿足大電流(liu)且(qie)接(jie)口牢固，連接(jie)緊密。
C、當大(da)電(dian)流(liu)（比(bi)(bi)如(ru)大(da)于 5 A）且(qie)線(xian)纜(lan)又比(bi)(bi)較(jiao)長(chang)時(shi)，需(xu)要(yao)考慮(lv)線(xian)損。因為(wei)導(dao)線(xian)存在阻(zu)抗，在大(da)電(dian)流(liu)下，會產生壓降從而導(dao)致(zhi)負(fu)(fu)載測(ce)量的(de)(de)(de)(de)電(dian)壓偏低。為(wei)了消除這種誤(wu)差(cha)，需(xu)要(yao)使用電(dian)子負(fu)(fu)載的(de)(de)(de)(de)遠(yuan)端補償功能（Sense 功能）來(lai)消除電(dian)壓誤(wu)差(cha)，如(ru)下圖2所(suo)示(shi)，遠(yuan)端補償功能的(de)(de)(de)(de)原理是 Sense 端子直接檢測(ce)被(bei)測(ce)設(she)備的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出端，當線(xian)損電(dian)壓不(bu)可(ke)忽略時(shi)，自動補償線(xian)損壓降，保(bao)證(zheng)被(bei)測(ce)設(she)備輸(shu)出電(dian)壓與負(fu)(fu)載所(suo)獲得的(de)(de)(de)(de)輸(shu)入電(dian)壓一致(zhi)）。本(ben)次測(ce)試的(de)(de)(de)(de)電(dian)池額定電(dian)流(liu)為(wei)2A且(qie)測(ce)試線(xian)纜(lan)只有 20 cm，故無需(xu)使用遠(yuan)端補償功能。
#1.1 線纜連接
將電池的正負極直(zhi)接(jie)接(jie)入(ru)到電子負載的輸入(ru)端，如(ru)下(xia)圖(tu)1 所示。在接(jie)入(ru)電子負載時需要注意以下(xia)幾(ji)個方(fang)面：
A、必須保證(zheng)電池和電子(zi)負載的正負極正確連接。
B、使用的線纜(lan)必(bi)須滿足大電流且接(jie)口(kou)牢(lao)固，連接(jie)緊密。
C、當(dang)大電(dian)流（比如大于 5 A）且(qie)線(xian)纜又比較長時(shi)，需要考慮線(xian)損(sun)。因為(wei)導(dao)線(xian)存在(zai)阻(zu)抗(kang)，在(zai)大電(dian)流下，會(hui)產生壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)降從而(er)導(dao)致(zhi)負載測(ce)(ce)量的(de)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)偏低。為(wei)了消(xiao)除這種誤差(cha)，需要使(shi)用電(dian)子(zi)負載的(de)遠端(duan)(duan)補償功(gong)能(neng)(neng)（Sense 功(gong)能(neng)(neng)）來消(xiao)除電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)誤差(cha)，如下圖2所示(shi)，遠端(duan)(duan)補償功(gong)能(neng)(neng)的(de)原(yuan)理(li)是 Sense 端(duan)(duan)子(zi)直接檢測(ce)(ce)被測(ce)(ce)設備(bei)的(de)輸出(chu)端(duan)(duan)，當(dang)線(xian)損(sun)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)不(bu)可忽略時(shi)，自(zi)動補償線(xian)損(sun)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)降，保證被測(ce)(ce)設備(bei)輸出(chu)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)與負載所獲(huo)得的(de)輸入電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)一致(zhi)）。本次測(ce)(ce)試的(de)電(dian)池(chi)額定電(dian)流為(wei)2A且(qie)測(ce)(ce)試線(xian)纜只有 20 cm，故無需使(shi)用遠端(duan)(duan)補償功(gong)能(neng)(neng)。
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