电子负载电池测试
2020-04-24
中国电源产业网
导语：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。
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AH)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-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-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。
图1 测试连接实物图
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。
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。
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.
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，直看被测信号的趋势，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。
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。
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。
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
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784%
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。
编辑：中国电源产业网
来源：鼎阳硬件设计与测试智库
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