1. 前言
電池是一種儲能介質(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的手機(jī)、穿戴設(shè)備到航空航天以及火爆的新能源汽車都離不開電池,。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估電池質(zhì)量的呢,。
電池的參數(shù)很多 ,，如電池的標(biāo)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(fèi)者最關(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?小時為單位（簡稱A?H）表示,。
2. 電池容量測試
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（量占空比大小）,，依靠功率管的耗散功率消耗電能的設(shè)備,。它能夠準(zhǔn)確檢測出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流,。因此電子負(fù)載是測試電池的良好工具?，F(xiàn)在我們使用鼎陽科技的一款SDL1030X進(jìn)行電池測試，來展示如何進(jìn)行電池測試,。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(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)載時需要注意以下幾個方面：
A、必須保證電池和電子負(fù)載的正負(fù)極正確連接,。
B,、使用的線纜必須滿足大電流且接口牢固,，連接緊密。
C,、當(dāng)大電流（比如大于5A）且線纜又比較長時,，需要考慮線損。因?yàn)閷?dǎo)線存在阻抗,，在大電流下,，會產(chǎn)生壓降從而導(dǎo)致負(fù)載測量的電壓偏低。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端子直接檢測被測設(shè)備的輸出端,，當(dāng)線損電壓不可忽略時,，自動補(bǔ)償線損壓降，保證被測設(shè)備輸出電壓與負(fù)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(yuǎn)端補(bǔ)償功能。
圖1 測試連接實(shí)物圖
圖2 Sense遠(yuǎn)端補(bǔ)償連接圖
2.2 設(shè)置停止條件
使用電池測試模式測試電池時,，可以選擇CC,、CP、CR模式對電池進(jìn)行放電測試,。當(dāng)選定放電模式時,，同時需要設(shè)置電池放電的停止條件。停止條件有：終止電壓,、放電容量和放電時間,。當(dāng)三者中任意一種條件滿足時，電池放電測試停止,，負(fù)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(shè)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(shè)置步驟
A,、進(jìn)入電池測試模式,。按“Shift”+“CV”，并選擇“Battery”測試,。圖3所示,。
圖3 進(jìn)入電池測試模式
B、CC模式及參數(shù)設(shè)置,。在電池測試界面的1/2 頁,，把“功能”設(shè)置到CC模式,，同時把電流量程設(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,。在電池測試界面的2/2 頁，可以設(shè)置“終止電壓”“,、“放電容量”和“放電時間”,。由于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(jù)電池規(guī)格書,，低于6V電池將無法正常供電）因此“放電容量”和“放電時間”均設(shè)置為“OFF”,；如圖5。
圖5 終止條件參數(shù)設(shè)置
2.3 開始測試
2.3.1啟動測試
參數(shù)設(shè)置及線纜連接完畢并確認(rèn)無誤后,，按下SDL1030X前面板的“ON/OFF ”按鍵,，啟動測試。啟動測試后,，SDL1030X將以設(shè)定的額定電流持續(xù)消耗電池的電能,。
2.3.2 趨勢圖顯示
在測試過程中，我們可以按下前面板的Display 按鍵,，進(jìn)入趨勢圖界面,，查看被測信號的趨勢，如圖6所示,。電子負(fù)載顯示的是實(shí)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,，并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(jié)束
在SDL1030X持續(xù)的消耗電能過程中，電池的電壓將會緩慢下降,，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)束測試，彈出“電池放電測試完成,！”的提示框,。如圖7所示。
圖7 結(jié)束提醒
3. 測試結(jié)果
下圖8為測試結(jié)束后的截圖,。從圖中可以看到,，在負(fù)載拉載后電池空載，電壓反而又升級到了7.1389V,，但此時的電池已經(jīng)沒有負(fù)載能力,。
圖8 測試結(jié)束
我們把測試結(jié)果和電池標(biāo)稱參數(shù)制作成一個表格,。
表1 電池標(biāo)稱參數(shù)測試結(jié)果
從表格上看，此次測試的電池在2A電流下持續(xù)放電,，電壓下降到6V時,，耗時1小時57分36秒。容量為3920mA,。經(jīng)計算此塊電池容量為最大容量的78.4%
由于電池在使用過程中,，容量會逐漸衰減而此塊電池使用時間已經(jīng)超過1年半，從結(jié)果看還不錯,。
4. 結(jié)束
此次我們只是介紹電子負(fù)載多種測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間對電池進(jìn)行評估,。除此之外還可以設(shè)置CP和CR模式對其進(jìn)行評估,。為充分了解電池性能應(yīng)多方位多角度進(jìn)行評估。
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『關(guān)于鼎陽』
鼎陽科技（SIGLENT）是通用電子測試測量儀器領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),。
2002年，鼎陽科技創(chuàng)始人開始專注于示波器研發(fā),，2005年成功研制出第一款數(shù)字示波器,。歷經(jīng)多年發(fā)展，鼎陽產(chǎn)品已擴(kuò)展到數(shù)字示波器,、手持示波表,、函數(shù)/任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀,、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,、臺式萬用表、射頻信號源,、直流電源,、電子負(fù)載等基礎(chǔ)測試測量儀器產(chǎn)品,。2007年,，鼎陽與高端示波器領(lǐng)導(dǎo)者美國力科建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。2011年,，鼎陽發(fā)展成為中國銷量領(lǐng)先的數(shù)字示波器制造商,。2014年,，鼎陽發(fā)布了帶寬高達(dá)1GHz的中國首款智能示波器SDS3000系列，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室功能示波器向智能示波器過渡的趨勢,。2017年,，鼎陽發(fā)布了多項參數(shù)突破國內(nèi)技術(shù)瓶頸的SDG6000X系列脈沖/任意波形發(fā)生器。2018年,，鼎陽推出了旗艦版高端示波器SDS5000X系列,；同年發(fā)布國內(nèi)第一款集頻譜分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀于一體的產(chǎn)品SVA1000X。目前,，鼎陽已經(jīng)在美國克利夫蘭和德國漢堡成立子公司,，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷全球70多個國家，SIGLENT已經(jīng)成為全球知名的測試測量儀器品牌,。
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