1. 前言

電池是一種儲能介質(zhì)，用途極其廣泛，所有便攜式電子設備均需配備電池。從大家日常生活離不開(kāi)的手機、穿戴設備到航空航天以及火爆的新能源汽車(chē)都離不開(kāi)電池。根據設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。

電池的參數很多 ，如電池的標稱(chēng)電壓、電池容量、最大輸出功率、最大電流等等，而大部分消費者最關(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(shí)為單位（簡(jiǎn)稱(chēng)A•H）表示。

2. 電池容量測試

電子負載的原理是控制內部功率MOSFET或晶體管的導通量（量占空比大?。?，依靠功率管的耗散功率消耗電能的設備。它能夠準確檢測出負載電壓，精確調整負載電流。因此電子負載是測試電池的良好工具?，F在我們使用鼎陽(yáng)科技的一款SDL1030X進(jìn)行電池測試，來(lái)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0.05%，功率可達300W的電子負載。本次測試的電池為電壓7.4V、容量為5000mAh的鋰電池。

2.1 線(xiàn)纜連接

將電池的正負極直接接入到電子負載的輸入端，如下圖1 所示。在接入電子負載時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面：

A、必須保證電池和電子負載的正負極正確連接。

B、使用的線(xiàn)纜必須滿(mǎn)足大電流且接口牢固，連接緊密。

C、當大電流（比如大于5A）且線(xiàn)纜又比較長(cháng)時(shí)，需要考慮線(xiàn)損。因為導線(xiàn)存在阻抗，在大電流下，會(huì )產(chǎn)生壓降從而導致負載測量的電壓偏低。為了消除這種誤差，需要使用電子負載的遠端補償功能（Sense功能）來(lái)消除電壓誤差，如下圖2所示，遠端補償功能的原理是Sense端子直接檢測被測設備的輸出端，當線(xiàn)損電壓不可忽略時(shí)，自動(dòng)補償線(xiàn)損壓降，保證被測設備輸出電壓與負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(xiàn)纜只有20cm，故無(wú)需使用遠端補償功能。

圖1 測試連接實(shí)物圖

圖2 Sense遠端補償連接圖

2.2 設置停止條件

使用電池測試模式測試電池時(shí)，可以選擇CC、CP、CR模式對電池進(jìn)行放電測試。當選定放電模式時(shí)，同時(shí)需要設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(shí)間。當三者中任意一種條件滿(mǎn)足時(shí)，電池放電測試停止，負載自動(dòng)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模式及參數設置。在電池測試界面的1/2 頁(yè)，把“功能”設置到CC模式，同時(shí)把電流量程設置為5A，電壓量程為36V，放電電流為2A；如圖4。

圖4 CC模式及參數設置

C、終止條件參數設置。在電池測試界面的2/2 頁(yè)，可以設置“終止電壓”“、“放電容量”和“放電時(shí)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（根據電池規格書(shū)，低于6V電池將無(wú)法正常供電）因此“放電容量”和“放電時(shí)間”均設置為“OFF”；如圖5。

圖5 終止條件參數設置

2.3 開(kāi)始測試

2.3.1啟動(dòng)測試

參數設置及線(xiàn)纜連接完畢并確認無(wú)誤后，按下SDL1030X前面板的“ON/OFF ”按鍵，啟動(dòng)測試。啟動(dòng)測試后，SDL1030X將以設定的額定電流持續消耗電池的電能。

2.3.2 趨勢圖顯示

在測試過(guò)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。電子負載顯示的是實(shí)測電流隨時(shí)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 測試結束

在SDL1030X持續的消耗電能過(guò)程中，電池的電壓將會(huì )緩慢下降，當電壓降至設置的6V電壓后，電子負載將停止拉載并結束測試，彈出“電池放電測試完成！”的提示框。如圖7所示。

圖7 結束提醒

3. 測試結果

下圖8為測試結束后的截圖。從圖中可以看到，在負載拉載后電池空載，電壓反而又升級到了7.1389V，但此時(shí)的電池已經(jīng)沒(méi)有負載能力。

圖8 測試結束

我們把測試結果和電池標稱(chēng)參數制作成一個(gè)表格。

從表格上看，此次測試的電池在2A電流下持續放電，電壓下降到6V時(shí)，耗時(shí)1小時(shí)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(guò)程中，容量會(huì )逐漸衰減而此塊電池使用時(shí)間已經(jīng)超過(guò)1年半，從結果看還不錯。

4. 結束

此次我們只是介紹電子負載多種測試電池方法中的一種，電子負載不但可以設置終止電壓，還可以設置放電容量及放電時(shí)間對電池進(jìn)行評估。除此之外還可以設置CP和CR模式對其進(jìn)行評估。為充分了解電池性能應多方位多角度進(jìn)行評估。

來(lái)源：SIGLENT鼎陽(yáng)