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[導(dǎo)讀]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,控制并保證鋰電池的安全運(yùn)

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,控制并保證鋰電池的安全運(yùn)行并提升其工作壽命,不僅是從事鋰電池開發(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),需要充分考慮的問(wèn)題。

圖1 鋰離子電池的工作原理圖

鋰電池的控制和監(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),需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?;谶@些新產(chǎn)品開發(fā)出的測(cè)試方案,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、電動(dòng)自行車等,所以,大功率、大容量的電池應(yīng)用成為電池應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。

UPS不間斷電源也是大容量、大功率電池的一個(gè)主要領(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,主要是因?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,但是在晚上沒有直接的光照卻不能提供大功率的供電。所以,就需要在太陽(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)電也是一樣。在這樣的情況下,大功率電池就顯得非常重要。

鋰電池特性及充放電管理

電池主要由電芯、控制保護(hù)電路、外殼引線等組成。主流的電芯由以下企業(yè)提供,包括三洋、松下、索尼、比克等。

PTC是positive temperature coefficient的縮寫。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)作用。

NTC是negative temperature coefficient的縮寫。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?;钴S,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)作用下向負(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。如果充電速度過(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)大成樹枝狀的晶體,俗稱枝晶。隨著負(fù)極的充滿程度越高,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)。如果充電速度不變的話,一樣可能在負(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??梢韵胂螅撼潆姷乃俣仍娇煸轿kU(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區(qū)別,但區(qū)別不大。高壓危險(xiǎn)區(qū):保護(hù)線路過(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)線路過(guò)放保護(hù)電壓(2.3V~2.5V);低壓危險(xiǎn)區(qū)。

鋰電池的控制保護(hù)電路如圖2所示。正常充電時(shí),P+,P-端接充電器。MOS開關(guān)T2打開,T1關(guān)閉。充電電流回路為:P+>>B+>>B->>D2>>T1>>P-。正常放電時(shí),P+,P-端接用電設(shè)備,如手機(jī)。T1打開,T2關(guān)閉。放電回路為: B+>>P+>>P->>D1>>T2>>B-。

隨著充電的進(jìn)行,電池電量及電壓不斷上升,如果不及時(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)電路就需要準(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)打開充電回路開關(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,如果不及時(shí)控制就可能進(jìn)入低壓警戒區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。保護(hù)電路就需要準(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)打開充電回路開關(guān)T2,切斷放電回路。

圖2 鋰電池的控制保護(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)

違背上述原則都將產(chǎn)生“枝晶效應(yīng)”,長(zhǎng)期反復(fù)地違背這些規(guī)則,將會(huì)對(duì)電池的壽命產(chǎn)生極大的影響,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案之一是N6705B直流分析儀,方案在單臺(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直流分析儀主要特性:

•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)電池電壓產(chǎn)生任何影響。


圖4 N6705B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。通常都需要多臺(tái)電源、電子負(fù)載、示波器、程控開關(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,需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,通常需要用萬(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)試需要電源提供極大的峰值電流,N6700平臺(tái)高功率模塊提供最大50A電流,短路響應(yīng)時(shí)間非常短,通常都在百微秒級(jí)別。

N678x SMU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

需要的任意波形電壓、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N79xx APS電源主要性能對(duì)比如表2所示。N6900A主要針對(duì)高性能的供電應(yīng)用,N7900A除了高性能供電之外,提供高性能的測(cè)量。

表2 N69xx與N79xx APS電源主要性能

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),不需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)載集成方案,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,大部分客戶采用的電源是以負(fù)載和開關(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,提供更加真實(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)試方案,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、大電流開關(guān)、萬(wàn)用表等很多類型設(shè)備完成?,F(xiàn)在這個(gè)方案通過(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)試的性價(jià)比如何?汽車電池能測(cè)嗎?

答:N6705主要是小功率電池測(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。這主要是受電源模塊輸出功率的限制。如果需要對(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)電源輸出的影響有哪些?

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,產(chǎn)生不同供電波形,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)備對(duì)于電源干擾的抵抗能力。

問(wèn):請(qǐng)問(wèn)鋰電池的安全度如何?

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),可以提供響應(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),避免出現(xiàn)損壞的情況。

問(wèn):N6705可以作為一臺(tái)示波器使用嗎?

答:N6705 主要用于測(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)損壞就需要對(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):對(duì)于手機(jī)電池的待機(jī)時(shí)間很短,充電寶易爆等問(wèn)題,有沒有一些新的方案和產(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)上甚至有賣超過(guò)10000mA的產(chǎn)品,容量越大,危險(xiǎn)也越大。如何避免各種災(zāi)難出現(xiàn),主要有幾個(gè)方面:第一,生產(chǎn)廠家需要保證產(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):安捷倫科技的電池主要用在哪些設(shè)備上呢?

答:安捷倫科技本身不生產(chǎn)電池, 主要提供測(cè)試測(cè)量設(shè)備,針對(duì)電池測(cè)試,主要包括直流電源、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。如果連接N7909A功率耗散器后,當(dāng)需要吸收的功率超過(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,可以提供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)量鋰電池的低溫放電性能?

答:電池在低溫環(huán)境下特性的變化主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)試相對(duì)比較危險(xiǎn),APS電源都提供了哪些保護(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。另外提供的過(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。我們還提供看門狗功能,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,需要保護(hù)控制電流避免出現(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:對(duì)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,需要預(yù)先知道每個(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電源都帶有哪些測(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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