直流電子負載應(yīng)用之使用恒流模式進行電池測試

　　電流優(yōu)先模式是電子負載最常見的設(shè)置。一個簡單的例子就是以恒流方式消耗電池電量，以確定其存儲的總能量。隨著電池中的電流被消耗，電池的電壓下降。了解電壓和剩余電量之間的關(guān)系可以讓器件預(yù)估自己剩余的運行時間。隨著電池的電流被消耗，電池中的化學(xué)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出獨特的電壓曲線。

　　當電池到達其電壓閾值下限時，電池一定要停止使用，否則會因為電壓超過閾值下限而損壞電池。

　　表 1. 25 °C 時 18650A 鋰離子電池的技術(shù)指標表

　　為了說明使用恒流模式進行的電池測試，我們將使用一塊 18650 工業(yè)鋰離子電池。電池容量(C)的測量單位為毫安(mAh)。確定充電和放電電流也需要用到容量。充電電流限制為 0.5 C 或 0.5 * 2500 mAh = 1250 mA。以 1250 mA 的恒流(CC)開始充電，需要在電池電壓達到 4.2 V 之前停止。

　　放電過程與此相似，以恒流進行放電，直到達到 2.5 V 的截止電壓。消耗的電流量可在0 到 20 A 之間波動，但大電流會使得充電和放電的次數(shù)減少，從而影響電池的使用壽命。將電池放電至截止電壓以下也會縮短電池的使用壽命。運行時間通過放電圖確定，見圖 2。

　　電池可以支持 1 C 放電一小時，或者以 (1 C)/ (5 h) = 0.2 C 速率放電五小時。鋰離子電池在 0.2 C 放電速率下通常具有稍高的容量。最后，溫度會影響電池容量和放電電壓。25 °C 以上的溫度是理想溫度，低于這個溫度，電池的容量和電壓均會下降。您可以使用萬用表監(jiān)測電壓，確保電池在 2.5 V 截止電壓下不會繼續(xù)放電。

　　圖 1. 使用電子負載給電池放電的系統(tǒng)

　　許多電池測試都會用到電子負載，例如容量保持測試、內(nèi)部阻抗測量、生命周期性能測試、溫度測試和濫用測試。

　　容量測試是最常見的電池測試，因為它直接關(guān)系到器件的運行時間。容量測試會使用不同的恒定放電率，有時甚至使用動態(tài)電流來仿真以不同速率消耗電流的設(shè)備。許多設(shè)備通過在空閑或睡眠狀態(tài)下消耗非常小的功率，而只在活動狀態(tài)下消耗大電流的方式來省電。

　　為了確定器件的運行時間，我們需要了解電池在不同的放電速率下會做出怎樣的響應(yīng)。圖 2 所示為幾種恒定的放電速率：1.5 C，1 C，2 C。

　　圖 2. 以幾種速率放電的 18650

　　如果充電電壓高于 4.0 V，鋰離子電池會承受巨大的內(nèi)部壓力。圖 2 所示為電池恢復(fù)到衰減狀態(tài)時電壓迅速下降。在電壓下降到 3.2 至 3.1 V 之前，電壓還是呈線性下降。一旦低于這個電壓，電池電壓下降得非常迅速。電池容量以電流放電進行計算，500 mA 乘以運行時間 4.5 小時，即為 2250 mAh。測得的電池容量一般比規(guī)定的容量小，因為它們是在 4.1 至 2.6 V 的較小工作范圍內(nèi)測量的。

　　表 2. 在通道 1 上配置負載模塊以恒流放電

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