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全新鋰離子電池性能及安全性測(cè)試方法

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量：1571次  |  2020年07月03日  

我們的電池安全、耐用、可靠嗎？從手機(jī)電池安全事件到波音787電池事件，人們前所未有地在關(guān)注電池問(wèn)題。的確，巨大的移動(dòng)數(shù)碼和通信設(shè)備的需求、電動(dòng)工具的快速發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)和節(jié)能環(huán)保對(duì)大容量電池的需求，使整個(gè)電池行業(yè)欣欣向榮。但鋰離子電池的容量越大，危險(xiǎn)就越大。如何通過(guò)嚴(yán)格可靠的測(cè)試，控制并保證鋰離子電池的安全運(yùn)行并提升其工作壽命，不僅是從事鋰離子電池開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的工程師面對(duì)的挑戰(zhàn)，也同樣是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師在選用電池和設(shè)計(jì)產(chǎn)品用電特性時(shí)，要充分考慮的問(wèn)題。


圖1鋰離子電池的工作原理圖


鋰離子電池的控制和監(jiān)測(cè)是通過(guò)電池的保護(hù)和控制電路（BMS）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際BMS的研發(fā)和測(cè)試時(shí)，要模擬可控的電芯來(lái)仿真電池的不同工作狀態(tài)，評(píng)估BMS的保護(hù)和控制性能。然而，目前常規(guī)的手段難以仿真其真實(shí)的工作狀態(tài)并進(jìn)行精確測(cè)試，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)響應(yīng)時(shí)間的精確測(cè)試。安捷倫科技新的先進(jìn)電源系統(tǒng)（ApS）和直流電源分析儀，同時(shí)具備電源、負(fù)載、電壓電流數(shù)字化儀，大功率任意波形發(fā)生器等等眾多功能。基于這些新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出的測(cè)試方法，可便捷地完成電池仿真、內(nèi)阻測(cè)試，還有充放電容量，比如過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路等全面性能的評(píng)估。


電池應(yīng)用需求


使用電池供電的設(shè)備及產(chǎn)品有很多，比如、手機(jī)、平板電腦、筆記本、數(shù)碼相機(jī)等等，這些都是使用可充電的電池進(jìn)行供電，這也是目前可充電電池領(lǐng)域最大的市場(chǎng)之一，這些電池的容量和體積都比較小。


隨著全球綠色能源和節(jié)能環(huán)保概念的提出，大功率、大容量的電池應(yīng)用也逐漸地變得越來(lái)越多，包括電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等，所以，大功率、大容量的電池應(yīng)用成為電池應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。


UpS不間斷電源也是大容量、大功率電池的一個(gè)重要領(lǐng)域。


另外，綠色能源，比如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電，也在催生著更大功率電池的應(yīng)用，重要是因?yàn)闊o(wú)論風(fēng)力還是太陽(yáng)能都不是全天候的能源，比如，太陽(yáng)能在白天光照強(qiáng)的時(shí)候能輸出比較大功率，但是在晚上沒(méi)有直接的光照卻不能供應(yīng)大功率的供電。所以，就要在太陽(yáng)能充分的時(shí)候把轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的電能進(jìn)行儲(chǔ)存，而在光照不充分的晚上把它釋放出來(lái)，風(fēng)力發(fā)電也是相同。在這樣的情況下，大功率電池就顯得非常重要。


鋰離子電池特性及充放電管理


電池重要由電芯、控制保護(hù)電路、外殼引線(xiàn)等組成。主流的電芯由以下公司供應(yīng)，包括三洋、松下、索尼、比克等。


pTC是positivetemperaturecoefficient的縮寫(xiě)。正溫度系數(shù)電阻，溫度越高，阻值越大，可以防止電池高溫放電和不安全的大電流的發(fā)生，即過(guò)流保護(hù)用途。


NTC是negativetemperaturecoefficient的縮寫(xiě)。負(fù)溫度系數(shù)電阻，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備及時(shí)反應(yīng)、控制內(nèi)部中斷而停止充放電。


鋰離子電池的工作原理如圖1所示。充電時(shí)，鋰離子從正極層狀物的晶格脫出，通過(guò)電解液遷移到層狀物負(fù)極表面后嵌入到石墨材料晶格中，同時(shí)剩余電子從外電路到達(dá)負(fù)極。放電則相反，鋰離子從石墨晶格中脫出，回到正極氧化物的晶格中。由于LixCx非常活躍，可以和水發(fā)生反應(yīng)。故電解質(zhì)選用可溶于有機(jī)溶劑的鋰鹽。但使得鋰離子電池相比鎳鉻、鎳氫電池的內(nèi)阻要大很多。


在充電的過(guò)程中，Li+從正極LiCoO2中脫出，進(jìn)入電解液，在充電器附加的外電場(chǎng)用途下向負(fù)極移動(dòng)，依次進(jìn)入石墨或焦炭C組成的負(fù)極，在那兒形成LiC化合物。假如充電速度過(guò)快，會(huì)使得Li+來(lái)不及進(jìn)入負(fù)極柵格，在負(fù)極附近的電解液中就會(huì)聚集Li+，這些靠近碳C負(fù)極的Li+很可能從負(fù)極俘獲一個(gè)電子成為金屬Li。持續(xù)的金屬鋰生成會(huì)在負(fù)極附近堆積、長(zhǎng)大成樹(shù)枝狀的晶體，俗稱(chēng)枝晶。隨著負(fù)極的充滿(mǎn)程度越高，LiC晶格留下的空格越少，從正極移動(dòng)過(guò)來(lái)的Li+找到空格的機(jī)會(huì)就困難，時(shí)間就越長(zhǎng)。假如充電速度不變的話(huà)，相同可能在負(fù)極表面形成局部的Li+堆積。因此，在充電的后半段必須逐步縮小充電電流。枝晶的長(zhǎng)大會(huì)刺破正負(fù)級(jí)之間的隔膜，形成短路。可以想象：充電的速度越快越危險(xiǎn)；充電終止的電壓越高也就越危險(xiǎn)；充電的時(shí)間越長(zhǎng)也越危險(xiǎn)。因此，充電控制和管理對(duì)鋰離子電池尤為重要。


鋰離子電池的電壓過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響鋰離子電池的正常使用，甚至發(fā)生燃燒、爆炸等造成嚴(yán)重的后果。根據(jù)鋰離子電池的特性，一般將鋰離子電池電壓劃分為以下幾個(gè)區(qū)域，不同的電芯制造商雖有差別，但差別不大。高壓危險(xiǎn)區(qū)：保護(hù)線(xiàn)路過(guò)充保護(hù)電壓(4.275V~4.35V)；高壓警戒區(qū)：鋰離子電池充電限制電壓4.20V；正常使用區(qū)鋰離子電池放電終止電壓(2.75V~3.00V)；低壓警戒區(qū)：保護(hù)線(xiàn)路過(guò)放保護(hù)電壓(2.3V~2.5V)；低壓危險(xiǎn)區(qū)。


鋰離子電池的控制保護(hù)電路如圖2所示。正常充電時(shí)，p+，p-端接充電器。MOS開(kāi)關(guān)T2打開(kāi)，T1關(guān)閉。充電電流回路為：p+B+B-D2T1p-。正常放電時(shí)，p+，p-端接用電設(shè)備，如手機(jī)。T1打開(kāi)，T2關(guān)閉。放電回路為：B+p+p-D1T2B-。


隨著充電的進(jìn)行，電池電量及電壓不斷上升，假如不及時(shí)控制就可能進(jìn)入高壓警戒區(qū)，甚至危險(xiǎn)區(qū)。保護(hù)電路就要準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電池的電壓，當(dāng)進(jìn)入警戒區(qū)時(shí)及時(shí)打開(kāi)充電回路開(kāi)關(guān)T1，切斷充電回路。反之，隨著放電的進(jìn)行，電池電量及電壓不斷下降，假如不及時(shí)控制就可能進(jìn)入低壓警戒區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。保護(hù)電路就要準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電池的電壓，當(dāng)進(jìn)入警戒區(qū)時(shí)及時(shí)打開(kāi)充電回路開(kāi)關(guān)T2，切斷放電回路。


圖2鋰離子電池的控制保護(hù)電路


鋰離子電池充電的幾個(gè)基本原則：


•電流必須


-瞬時(shí)值5C，平均值1.2C


-以上值和電極表面積、電解質(zhì)、溫


度有關(guān)，不同制造商略有不同


•充電電壓都不能超過(guò)4.275，考慮到


制造誤差和溫度漂移，一般充電電壓


設(shè)定不超過(guò)4.2V


•充電終止后不能接受涓流充電


•電壓到達(dá)4.2V后充電必須在幾個(gè)小


時(shí)內(nèi)完成，不能任意延長(zhǎng)


違背上述原則都將出現(xiàn)“枝晶效應(yīng)”，長(zhǎng)期反復(fù)地違背這些規(guī)則，將會(huì)對(duì)電池的壽命出現(xiàn)極大的影響，甚至有安全問(wèn)題，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年有70起手機(jī)鋰離子電池的爆炸事故。


電芯和成品電池的測(cè)試要求：


•開(kāi)路電壓


•交流內(nèi)阻


•充電容量


•放電容量


•充、放電循環(huán)壽命


電池保護(hù)電路的測(cè)試要求：


•保護(hù)功能及性能驗(yàn)證


-充電過(guò)充保護(hù)電壓精度及響應(yīng)時(shí)間


-過(guò)充保護(hù)撤銷(xiāo)恢復(fù)及響應(yīng)時(shí)間


-放電過(guò)放保護(hù)電壓精度及響應(yīng)時(shí)間


-過(guò)放保護(hù)撤銷(xiāo)恢復(fù)及響應(yīng)時(shí)間


-充電過(guò)流保護(hù)及響應(yīng)時(shí)間


-放電過(guò)電流保護(hù)及響應(yīng)時(shí)間


-短路保護(hù)測(cè)試


•保護(hù)電路對(duì)電池性能的影響


-待機(jī)空耗電流


-保護(hù)電路的電阻


N6705B直流分析儀


安捷倫科技的解決方法之一是N6705B直流分析儀，方法在單臺(tái)儀器中整合多種測(cè)試儀器的功能，為研發(fā)工程師大幅度提高工作效率。表1為安捷倫科技產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)。表1安捷倫科技產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)


N6705B直流分析儀重要特性：


•1~4路高性能電源/負(fù)載


•數(shù)字電壓表和電流表


•帶功率輸出的任意波形發(fā)生器


•示波器


•數(shù)據(jù)采集


•所有的測(cè)量和功能都能通過(guò)前面板實(shí)


現(xiàn)


第一種用N6705B進(jìn)行電芯/成品電池容量測(cè)試，即用作電源或負(fù)載直接給電池充、放電、測(cè)試容量，如圖3所示。pC安裝14585A軟件進(jìn)行電壓、電流隨時(shí)間變化，并直接顯示容量值。軟件支持最大999小時(shí)長(zhǎng)時(shí)間記錄，且可進(jìn)行任意區(qū)域放大、縮小和分析功能。


圖3用作電源或負(fù)載


第二種用N6705B進(jìn)行電芯/成品電池容量測(cè)試，即用真實(shí)的充電器、手機(jī)給電池充電，作為電壓、電流表測(cè)試充電容量，如圖4所示。手機(jī)充電與直接用電源充電的充電模型完全不同，最真實(shí)的反映電池容量。與任何其他方式不同，N6705B的電流表做到0V壓降，不對(duì)電池電壓出現(xiàn)任何影響。



圖4N6705B作為電壓、電流表測(cè)試充電容量


第三種用N6705B進(jìn)行電芯/成品電池容量測(cè)試，即用真實(shí)手機(jī)對(duì)電池放電，作為電壓、電流表測(cè)試放電容量，如圖5所示。


圖5作為電壓、電流表測(cè)試放電容量


電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。交流內(nèi)阻測(cè)試方法為：利用電池等效于一個(gè)有源電阻的特點(diǎn)，給電池一個(gè)1000Hz，幅度50mA的交變電流，對(duì)其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測(cè)量其阻值。


N6705B/N6700B具有任意波形功能，可以實(shí)現(xiàn)1000Hz的50mA的交變電流。N6705B/N6700B內(nèi)置高精度高帶寬的電壓、電流采集儀，即可實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)阻的精確測(cè)量。除了電池內(nèi)阻，電池的開(kāi)路電壓也可以同時(shí)測(cè)試?？芍С?個(gè)通道同時(shí)運(yùn)行，完成4個(gè)電池交流內(nèi)阻的并行測(cè)試。


電池保護(hù)電路板測(cè)試也具有眾多挑戰(zhàn)，保護(hù)電路測(cè)試項(xiàng)目眾多，而且無(wú)論B+、B-端，還是p+、p-端都具有“雙向性”，即輸出電流和吸收電流。通常都要多臺(tái)電源、電子負(fù)載、示波器、程控開(kāi)關(guān)等組合完成，測(cè)試系統(tǒng)連接框圖如圖6所示。對(duì)測(cè)試設(shè)備的精度要求極高，如過(guò)充電壓保護(hù)測(cè)試，要模擬電芯的電壓精度到達(dá)幾mV。因此，在4V電壓時(shí)，1mV相當(dāng)于0.025%。同樣，保護(hù)電路板的空耗電流也僅有幾μA，通常要用萬(wàn)用表測(cè)試。保護(hù)電路板的電阻也只有幾mΩ或幾十mΩ，對(duì)測(cè)試設(shè)備也提出很高的要求


圖6測(cè)試系統(tǒng)連接框圖


僅需一臺(tái)N67xx電源即可完成電池保護(hù)電路板測(cè)試，項(xiàng)目有：充電過(guò)充保護(hù)電壓精度及響應(yīng)時(shí)間、過(guò)充保護(hù)撤銷(xiāo)恢復(fù)及響應(yīng)時(shí)間、放電過(guò)放保護(hù)電壓精度及響應(yīng)時(shí)間、過(guò)放保護(hù)撤銷(xiāo)恢復(fù)及響應(yīng)時(shí)間、充電過(guò)流保護(hù)及響應(yīng)時(shí)間、放電過(guò)電流保護(hù)及響應(yīng)時(shí)間、待機(jī)空耗電流、保護(hù)電路的電阻。


使用N6705B的任意波發(fā)生器功能，通道1模擬電池電壓的上升和下降序列，檢測(cè)電流變化，使用示波器功能同時(shí)記錄電壓電流變化，可測(cè)試充電過(guò)壓保護(hù)電壓及響應(yīng)時(shí)間、保護(hù)撤銷(xiāo)電池電壓及響應(yīng)時(shí)間。


通道1模擬電池電壓的下降和上升序列，檢測(cè)電流變化，使用示波器功能同時(shí)記錄電壓電流變化，即可測(cè)試放電欠壓保護(hù)電壓及響應(yīng)時(shí)間，保護(hù)撤銷(xiāo)電池電壓及響應(yīng)時(shí)間。


設(shè)置通道2的最大電流為6A，并使用N6705B的示波器功能，記錄電流波形，即可測(cè)試出過(guò)流保護(hù)響應(yīng)時(shí)間。


設(shè)置通道1的最大電流為4A，并使用N6705B的示波器功能，記錄電流波形，即可測(cè)試出過(guò)流保護(hù)響應(yīng)時(shí)間。


短路測(cè)試要電源供應(yīng)極大的峰值電流，N6700平臺(tái)高功率模塊供應(yīng)最大50A電流，短路響應(yīng)時(shí)間非常短，通常都在百微秒級(jí)別。


N678xSMU或安裝2μA選件的N6762模塊都具有nA級(jí)別電流測(cè)試能力，可以輕松實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路板μA級(jí)別電流的測(cè)量。


充電寶工作原理框圖如圖7所示。


圖7充電寶工作原理框圖



兩通道電源+負(fù)載實(shí)現(xiàn)DC/DC一體化測(cè)試如圖8所示。在源端注入特定幅度頻率的紋波噪聲，同時(shí)在輸出端測(cè)量紋波的幅度值，并計(jì)算紋波抑制比。



圖8兩通道電源+負(fù)載實(shí)現(xiàn)DC/DC一體化測(cè)試圖


測(cè)試DC/DC電源的各項(xiàng)指標(biāo)：


•完整的兩象限工作狀態(tài)，可以作為電


子負(fù)載使用


•100kHz任意波形帶寬，可以生成所


要的任意波形電壓、電流波形、脈


沖、噪聲等信號(hào)


•200kHz采樣率，作為電子負(fù)載，直


接觀察輸入電壓、電流波形


•低電壓狀態(tài)下工作正常，無(wú)導(dǎo)通電壓


要求


ApS是市場(chǎng)上功能較為強(qiáng)大的直流電源設(shè)備，具有眾多特性：


•體積小，速度快，輸出/測(cè)量精度高


•低輸出噪聲，以80V電壓型號(hào)為例，紋波噪聲峰峰值13mV，有效值1.5mV。


•兩象限工作能力，可作為電源或電子


負(fù)載使用


•無(wú)縫量程切換功能，同時(shí)測(cè)量mA到


幾十A電流


•電壓電流的長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)記錄功能


•電壓電流短時(shí)間波形采集功能


•電壓電流的輸出波形編輯功能


•電壓電流波形的捕捉和回放


•多種觸發(fā)/保護(hù)功能，靈活的功率配置


N69xx與N79xxApS電源重要性能比較如表2所示。N6900A重要針對(duì)高性能的供電應(yīng)用，N7900A除了高性能供電之外，供應(yīng)高性能的測(cè)量。


表2N69xx與N79xxApS電源重要性能


ApS電源的雙象限工作模式是通過(guò)外接功率耗散器，實(shí)現(xiàn)電源與電子負(fù)載功能的無(wú)縫銜接。功率耗散其單元直接與電源連接，實(shí)現(xiàn)電流的全量程吸收，所有控制由電源端實(shí)現(xiàn)，不要額外的編程控制接口。2kW電源可以連接兩個(gè)功率擴(kuò)散器，實(shí)現(xiàn)電源與電子負(fù)載功率匹配。還可以實(shí)現(xiàn)電源與電子負(fù)載功能的無(wú)縫銜接，與真實(shí)電池性能一致，充放電可自由轉(zhuǎn)換。一體化的電源與電子負(fù)載集成方法，可以對(duì)正負(fù)電流進(jìn)行直接測(cè)量，可以累積計(jì)算沖電量和放電量。使用ApS模擬蓄電池進(jìn)行pCU測(cè)試，測(cè)量評(píng)估pCU硬件對(duì)電池充電/放電管理性能。當(dāng)前，大部分客戶(hù)采用的電源是以負(fù)載和開(kāi)關(guān)切換的方式模擬電池，無(wú)法實(shí)現(xiàn)充放電無(wú)縫切換。ApS電流源可以實(shí)現(xiàn)雙象限工作，供應(yīng)更加真實(shí)的模擬電池充放電特性。


問(wèn)答選編


問(wèn)：相比傳統(tǒng)的鋰電保護(hù)測(cè)試方法，創(chuàng)新在于哪里？


答：常規(guī)的電池保護(hù)測(cè)試，必須配合直流電源、電子負(fù)載、示波器、電流探頭、大電流開(kāi)關(guān)、萬(wàn)用表等很多類(lèi)型設(shè)備完成?，F(xiàn)在這個(gè)方法通過(guò)內(nèi)置電源和負(fù)載，電壓、電流數(shù)值化儀，以及本身非常高的輸出精度和測(cè)試精度，可以極大的簡(jiǎn)化測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜度，測(cè)試效率和測(cè)試重復(fù)性等。


問(wèn)：測(cè)試的性?xún)r(jià)比如何？汽車(chē)電池能測(cè)嗎？


答：N6705重要是小功率電池測(cè)試，集中在手機(jī)電池和其他移動(dòng)通信產(chǎn)品電池的充電。這重要是受電源模塊輸出功率的限制。假如要對(duì)大功率電池進(jìn)行測(cè)試，可以使用我們更大功率的電源產(chǎn)品，如N6700/N7900系列ApS電源，功率范圍在1000W~2000W，可以支持串并聯(lián)擴(kuò)充輸出范圍，同樣具備兩象限工作能力，可以對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試。


問(wèn)：在測(cè)試設(shè)備終端啟動(dòng)時(shí)對(duì)電源輸出的影響有什么？


答：這是N6705的一項(xiàng)功能，由于帶有示波器功能和觸發(fā)功能，可以測(cè)量待測(cè)件啟動(dòng)時(shí)浪涌電流的幅度和持續(xù)時(shí)間。另外也可以作為電源，出現(xiàn)不同供電波形，例如直流供電上疊加交流干擾，或者瞬間掉電，測(cè)試被供電設(shè)備關(guān)于電源干擾的抵抗能力。


問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)鋰離子電池的安全度如何？


答：想用這種電源進(jìn)行電池或電芯仿真，若使用ApS進(jìn)行電芯的仿真，模擬可以進(jìn)行充電、放電無(wú)縫切換的電芯特性，實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)控制電路的性能驗(yàn)證。而且仿真電池或電芯時(shí)，可以供應(yīng)響應(yīng)速度非?？斓倪^(guò)壓，過(guò)流等保護(hù)，通常在μs級(jí)別，達(dá)到保護(hù)非常昂貴的電池供電器件的保護(hù)，防止出現(xiàn)損壞的情況。


問(wèn)：N6705可以作為一臺(tái)示波器使用嗎？


答：N6705重要用于測(cè)試電源本身輸出的電壓、電流和功率值，也就是待測(cè)件從電源中獲取的電壓電流值。作為對(duì)外輸出功率的電源，不能直接測(cè)量外部的信號(hào)。但是的SMU電源模塊N6781A可以作為0壓降的電流表，串聯(lián)在其他供電回路中測(cè)量電流值。


問(wèn)：如何判斷保護(hù)板是否已損壞？


答：判斷保護(hù)電路是否已經(jīng)損壞就要對(duì)電池進(jìn)行充、放電保護(hù)的驗(yàn)證，如施加較大充電電流，測(cè)試是否有保護(hù)及保護(hù)時(shí)間響應(yīng)是否正常。


問(wèn)：關(guān)于手機(jī)電池的待機(jī)時(shí)間很短，充電寶易爆等問(wèn)題，有沒(méi)有一些新的方法和產(chǎn)品來(lái)解決問(wèn)題？


答：是的，現(xiàn)在的充電寶容量也越來(lái)越大，網(wǎng)上甚至有賣(mài)超過(guò)10000mA的產(chǎn)品，容量越大，危險(xiǎn)也越大。如何防止各種災(zāi)難出現(xiàn)，重要有幾個(gè)方面：第一，生產(chǎn)廠(chǎng)家要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，使用好的電芯，保護(hù)控制電路和封裝等；第二，用戶(hù)使用習(xí)慣要盡量遵循電池的特性，例如，不要長(zhǎng)時(shí)間給電池充電，使用正規(guī)的充電器等。


問(wèn)：安捷倫科技的電池重要用在什么設(shè)備上呢？


答：安捷倫科技本身不生產(chǎn)電池，重要供應(yīng)測(cè)試測(cè)量設(shè)備，針對(duì)電池測(cè)試，重要包括直流電源、電子負(fù)載、示波器、萬(wàn)用表、數(shù)據(jù)采集儀等用于電池的性能測(cè)試和評(píng)估。當(dāng)然，安捷倫科技新的雙象限電源，具有吸收和輸出電流的功能，可以用于模擬電池，進(jìn)行設(shè)備在模擬電池條件下各種性能的測(cè)試。


問(wèn)：ApS電源在配合N7909A之后是如何解決現(xiàn)在的車(chē)載電源系統(tǒng)普遍存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)正負(fù)電流的無(wú)縫裝換這個(gè)問(wèn)題的？


答：ApS電源本身不是簡(jiǎn)單的電源與電子負(fù)載相加。電源與電子負(fù)載實(shí)現(xiàn)的正負(fù)電流切換，中間會(huì)存在短暫的跳變和不連貫現(xiàn)象。這款電源本身是一個(gè)雙象限電源，自身的功率吸收能力是輸出能力的10%，例如1000W的ApS電源，本身可以吸收100W的功率。假如連接N7909A功率耗散器后，當(dāng)要吸收的功率超過(guò)10%，則將多余功率傳輸?shù)絅7909A上，實(shí)現(xiàn)兩象限之間的無(wú)縫連接。


問(wèn)：示波器和記錄儀的精度有多高？


答：電源分析儀或ApS電源集成示波器或數(shù)據(jù)記錄儀，具有非常高的分辨率和精度。相比示波器的8bits或12bits，可以供應(yīng)18bits甚至28bits的測(cè)試動(dòng)態(tài)。


問(wèn)：ApS兩象限工作針對(duì)電池測(cè)試的優(yōu)勢(shì)是什么？


答：ApS電源針對(duì)電池測(cè)試，具有的電源和負(fù)載二合一，電壓和電流示波器，電流源模式和任意波形功能，單臺(tái)儀表就可以完成電池的全指標(biāo)測(cè)試，包括：充電過(guò)流保護(hù)；放電過(guò)流保護(hù)；電池交流內(nèi)阻；短路保護(hù)。


問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)怎么測(cè)量鋰離子電池的低溫放電性能？


答：電池在低溫環(huán)境下特性的變化重要取決于電芯的化學(xué)成分。就測(cè)試方法而言，低溫性能測(cè)試和常溫沒(méi)有太大差別，不同點(diǎn)就是把電池放置在低溫環(huán)境下。


問(wèn)：大功率電池的測(cè)試相比較較危險(xiǎn)，ApS電源都供應(yīng)了什么保護(hù)功能確保測(cè)試過(guò)程的安全？


答：ApS電源輸出端帶有輸出繼電器，可以從物理上中斷電源與電池之間的連接，防止電池通過(guò)電源端漏電。另外供應(yīng)的過(guò)壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間都是50μs，可以在較短時(shí)間內(nèi)切斷電源輸出，保護(hù)電池。我們還供應(yīng)看門(mén)狗功能，監(jiān)測(cè)電源與上位機(jī)的通信是否中斷。另外還有電源自帶的黑盒子功能，可以記錄保存電源長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)的狀態(tài)，在發(fā)生故障后，可以用來(lái)回溯數(shù)據(jù)，查找故障原因。


問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)N6705能否用來(lái)評(píng)估干電池的使用情況？


答：有兩種辦法，第一是用N6705代替電池給您的遙控板供電。同時(shí)記錄下遙控板消耗的電流值，可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的電流記錄，并將原始數(shù)據(jù)保存下來(lái)供后續(xù)分析使用。第二是可以使用真實(shí)干電池供電，并將電源串聯(lián)在電池環(huán)路中，作為電流表記錄真實(shí)電流值，好處是此時(shí)電源的輸出兩端的電壓降為0，相當(dāng)于一個(gè)0內(nèi)阻的電流表，測(cè)到的電流與真實(shí)電流非常接近。


問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)電池過(guò)放或者過(guò)充可以修復(fù)嗎？


答：電池過(guò)放或過(guò)充電通常都是對(duì)電芯的化學(xué)成分有較大影響，一般都不可恢復(fù)。因此，要保護(hù)控制電流防止出現(xiàn)這種情況。


問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)如何通過(guò)測(cè)試評(píng)價(jià)電池的優(yōu)劣呢？


答：關(guān)于電池的好壞，最重要的兩個(gè)指標(biāo)應(yīng)該是：電池的交流內(nèi)阻；電池的容量與電壓分布，最好電池的能量分布在中間區(qū)域。


問(wèn)：如何檢測(cè)串聯(lián)電池每節(jié)電池的容量？


答：串聯(lián)的電池組，通常都要監(jiān)測(cè)每個(gè)電池的電壓或容量等參數(shù)。首先，要預(yù)先了解每個(gè)電池單元的電壓與容量分布特性，如每0.1V電壓差（4.2V~4.1V，4.1V~4.0V)范圍內(nèi)的容量，然后通過(guò)檢測(cè)當(dāng)前電壓就可以了解其電量情況。


問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)充電器對(duì)電池安全有影響大么？


答：充電器的性能的確對(duì)電池來(lái)說(shuō)非常重要，如充電的電流輸出能力不足，就會(huì)影響電池的充電時(shí)間和速度，再如，充電器紋波電壓過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致充電電流的波動(dòng)等。


問(wèn)：ApS電源都帶有什么測(cè)量功能？


答：ApS電源除了常規(guī)的電壓電流測(cè)試外，還可以進(jìn)行電量的測(cè)試，直接對(duì)輸出電流進(jìn)行時(shí)間軸積分，計(jì)算出安時(shí)或瓦特時(shí)指標(biāo)，電流采集速率高達(dá)200k/s。


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