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电池(battery)是指装有电解液和金属电极以产生电流的杯、罐或其他容器或复合容器的一部分。 随着技术的进步,电池一般指的是可以发电的小型设备。 如镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、锂聚合物电池和太阳能电池等。
电池的主要性能包括电动势、额定容量、额定电压、开路电压、内阻、充放电倍率、阻抗、寿命和自放电率。
电子负载,顾名思义,就是电子器件实现的“负载”功能,其输出端符合欧姆定律。 具体来说,电子负载是通过控制内部功率器件MOSFET或三极管的导通,使功率管耗散功率,消耗电能的器件。
电子负载一般有恒流、恒压、恒阻、恒功率、短路和动态负载多种模式,可以模拟各种负载情况。
在电池的研发和生产中,需要使用电子负载来模拟其各种运行状态,以便更好地判断电池的产品质量。 下面以Faith的FT6800A大功率可编程直流电子负载来说明负载在电池充放电测试中的应用。
FT6800A大功率可编程直流电子负载规格基本参数表
1、电池放电参数测试
准备:负载、电池、电脑、测试线(两对)、远传连接线。 接线如图2所示:
(可手动操作,通过负载组态软件查看界面,方便)
1、电池内阻测试:
电池的内阻是指电流通过电池内部时遇到的电阻。 包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。 电池的内阻不是恒定的,在充放电过程中随时间变化(逐渐增大)。
内阻测量方法:
根据物理公式R=V/I,测试设备在短时间内(通常为5~18秒)迫使电池通过恒定的大直流电流(目前一般采用大电流值如0.5 C/1C/2C/4C)测量),测量此时电池两端的压降,根据公式计算出电池当前的内阻。
具体测试如下:
为了避免测试过程中线损引起的测量误差,我们采用四线制进行测量(两条电流控制线和两条线损补偿采样线)。 接线如图 2 所示。
线材要求:目前线材以现行国标要求为准,采样线无要求,联通即可。
电池内阻测试接线图如图2所示。
具体操作如下:
连接待测电池和测量仪器的电子负载;
1)进入负载电池内阻测试界面,shift3;
2)设置被测电池的放电电流,如2C(这个根据要求测量相关电流)。 ;
3) 按开始键开始测试,负载屏会显示被测电池的内阻值。
4) 软件具有相应的功能,测试方法和设置同说明书。
注意:由于被测电池的内阻很小,所以必须考虑线路的电阻。 仪表到电池的短连接线也有电阻(毫欧级左右),电池与连接线的接触面也有接触电阻。 这些因素必须事先在仪器内进行调整。 .
2、电池容量测试:
电池容量是电池性能的重要性能指标之一。 它表示电池在一定条件下(放电倍率、温度、终止电压等)释放的电量,即电池的容量,通常以安培小时(简称安培小时,表示in AH, 1A.h=3600C) 电池容量C的计算公式为C=∫t0It1dt(对t0~t1时间段的电流I进行积分)。 在一定的放电倍率下,在25℃放电至终止电压。 最小容量是电池在设计和生产时规定的容量,称为一定放电倍率RH下的额定容量。 电池容量一般用AH(安培小时)、放电电池(恒流)I×放电时间(小时)T来计算。
恒流放电测试容量:
1) 连接电子负载和被测电池之间的测试线。 这个地方使用四线制进行测量。 接线如图1所示;
2)电子负载进入电池容量测试界面shift+4;
3)根据被测电池设置放电电流,本次测试设置为80安培(根据测试要求0.5C/1C/2C/4C);
4)设置截止电压(电池放电截止电压);
5)开始测试;
6) 软件具有相应的功能,测试方法和设置同说明书。
3、电池输出电流(电池保护板OCP点测试,接电池时测试):
1) 连接电子负载和被测电池之间的测试线。 这个地方使用四线制进行测量。 接线如图所示
2)电子负载进入OCP测试界面shift+5
3)根据被测电池设置初始电流,本次测试设置为20安培。
4)设置步进电流,(电流增量)
5)设置终止电压(略低于电池保护板低压保护点),
6)设置步进时间(时间间隔),
7)设置最大电流值(略大于电池保护板的过流值),
8)开始测试,
9) 软件具有相应的功能,测试方法和设置同说明书。
4、电池放电的其他测试:
脉冲放电:模拟电池在直流电机控制板等环境中的使用。
测试方法:软件测试,使用动态功能,监测容量和电压曲线。
工况模拟:模拟实际使用情况。
测试方式:软件测试,利用时序功能电池电子负载充放电,模拟实际工况测试。 循环测试,保护板保护稳定性测试。
2、电池充电测试:
1、恒压充电
1) 连接电子负载和被测电池与直流电源之间的测试线。 这里使用四线制进行测量,连接电脑(监控充电过程)。 接线如图5所示;
2)开启电池恒压功能;
3) 根据被测电池设置电子负载恒压参数;
4)调整直流电源的输出电流;
5)电源输出打开;
6) 开启电子负载,开始恒压充电测试。
2.恒流充电
1) 连接电子负载和被测电池与直流电源之间的测试线。 这里使用四线制进行测量,连接电脑(监控充电过程)。 接线如图5所示;
2)根据被测电池设置电子负载恒流参数,
3)设置卸载电压,保证电池充满后停止充电
4)电源输出开启
5) 开启电子负载开始恒压充电测试,
3、恒流转恒压
1) 连接电子负载和被测电池与直流电源之间的测试线。 这里使用四线制进行测量,连接电脑(监控充电过程)。 接线如图5所示;
2)根据被测电池设置电子负载恒流参数,
3)设置直流电源的输出电压,控制电池的最终恒压
4)电源输出开启
5)开启电子负载开始恒流充电测试,
3、电池保护电路测试:
电池保护电路包括过充保护、过流、短路保护、过放保护电平保护稳定性等。该电路是为了在这种过充过放状态下保证安全,防止性能下降。
接线方法:将电池换成测试负载,串联在电源输出端两端。
优点:可以快速检测BMS的上述主要保护特性和保护稳定性(建议使用软件进行稳定性分析)。 精度高,适用于生产性测试(自动测试功能,自动测试,自动判断是否合格)
缺点:无法模拟电池组中单体电池的电压特性测试。
过充保护:当充电器对电池进行过充时,电池内部压力会因温度升高而升高,需要终止当前充电状态。 这时,集成保护电路IC需要检测电池电压,当达到电池过充电压的临界点时,会激活过充保护,切断充电电路,然后停止充电。 另外,为了防止因噪声引起的过充被误判为过充保护,需要设置延时时间,延时时间不能短于噪声持续时间,以免误判。
测试方法:用OVP测试负载,用软件测试。 电压增量为正,启动电压低于截止电压。
过放电保护
在过放电的情况下,电解质溶液分解导致电池特性劣化并且导致充电循环次数减少。 过放保护IC的原理:为防止电池进入过放状态,假设电池接上负载,当电池电压低于其过放电压检测点时,过放保护将被激活,从而切断放电电路并切断放电电池电子负载充放电,以防止电池过度放电。 发生放电并使电池保持在低静态电流的待机模式。 当电池与充电器连接后,电池电压高于过放电压时,可解除过放保护功能。 此外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路有一个延迟时间,以避免误动作。
测试方法:用OVP测试负载,用软件测试。 电压增量为负,启动电压高于截止电压。
过流和短路电流保护
因不明原因(放电或正负极不慎被金属物接触)造成过流或短路,为确保安全,需立即停止放电。 同样,过流检测也必须有延时时间,以防止突然有电流流入时发生误动作。通常发生过流后,如果可以去除过流因素,就会恢复到正常状态,可以进行正常的充放电操作。再次执行。
在设计保护电路时,将电池充电至充满状态是用户非常关心的问题,同时要考虑到安全问题
测试方法:负载通过OCP测试,软件测试。 电流增量为正,启动电流低于截止电流。
稳定性测试,参考工况模拟。
工况模拟:模拟实际使用情况。
测试方式:软件测试,利用时序功能,模拟实际工况测试。 循环测试,保护板保护稳定性测试。
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