電能是我們生活中使用最為方便的能源,我們無時不刻不在使用著電能。時至今日,我們已經(jīng)能夠隨時隨地獲得電能,這些便捷離不開可充電的鋰離子電池。
鋰電池經(jīng)過多年的技術(shù)革新,綜合性能不斷提升,已經(jīng)應(yīng)用在了非常多的領(lǐng)域,但正因為如此,對電池的進(jìn)行全面的測試非常有必要,因為鋰電池在工作異常時可能出現(xiàn)起火爆炸的事故,導(dǎo)致人身傷害和財產(chǎn)損失。在電池的各項測試中,電池放電測試是其中重要的一環(huán)。電池的放電測試對電池循環(huán)壽命,放電性能評估有很大的幫助。
電池放電測試過程中不僅僅需要關(guān)注電池的電學(xué)參數(shù),電池的溫度也是非常重要的一點,因為溫度是直接影響鋰離子電池的安全性和可靠性的因素之一。除了安全方面,溫度也會對鋰離子電池的有效容量和放電性能產(chǎn)生很大的影響。在寒冷的冬天電動汽車的性能大幅下降很大程度上和電池在低溫環(huán)境中的性能下降有關(guān)。
此外,在實際的使用中,電池往往會遵循電池廠家指定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充電,充電過程相對更平穩(wěn),更可控,然而放電過程卻是隨著負(fù)載的不同會有很大的差異,放電過程一旦產(chǎn)生大量的熱量聚集,超過電池允許的工作溫度,就會影響其安全性和可靠性。
可見對電池在不同溫度環(huán)境下的放電性能測試和放電過程中的溫度變化檢測是一個產(chǎn)品開發(fā)中不可忽視的重要步驟,本文我們就來介紹一下如何使用通用測試測量設(shè)備對電池進(jìn)行放電測試并進(jìn)行參數(shù)監(jiān)測。
常見的鋰離子電池的典型放電曲線如下:
電池放電曲線示意圖
通常,這個曲線是由電池生產(chǎn)廠家在指定的測試條件下的一個參考曲線,而對于客戶實際的多樣化的應(yīng)用需求,需要有針對性設(shè)計測試條件。
一般來說,電池的性能受電池溫度、電池內(nèi)阻、充放電循環(huán)次數(shù)、放電電流、放電方式等多種因素影響,而對于存儲了一段時間的電池,存放時間、存放的溫度等也會影響到電池在使用時的性能。因此,測試電池放電特性是一個需要較長時間、重復(fù)性的工作。
關(guān)鍵因素
在電池放電測試中需要關(guān)注如下幾個問題:
電池的端口電壓
在電池放電測試中,需要時刻關(guān)注電池的端口電壓。一方面,計算電池可釋放出來的能量需要根據(jù)電池的實時端口電壓進(jìn)行計算,以得到實際放電過程中的準(zhǔn)確的功率參數(shù);另一方面,由于鋰電池在過度放電時會因為電池內(nèi)部物質(zhì)或結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化而導(dǎo)致電池?fù)p壞或性能下降,為了避免這種情況發(fā)生,電子負(fù)載的電池測試模式需要設(shè)定放電終止的閾值電壓,一旦達(dá)到終止放電的電壓條件,電子負(fù)載能自動停止測試而無需人時刻監(jiān)視電池電壓,以避免電池的過度放電。
電池到電子負(fù)載之間導(dǎo)線的電阻
電池到電子負(fù)載之間的導(dǎo)線必然存在一定的電阻,當(dāng)被測設(shè)備輸出大電流時,負(fù)載引線上的壓降將變得不可忽略,這將使電子負(fù)載在建立負(fù)載電流之后的端口電壓低于電池實際的端口電壓,顯然,這與連接線纜的引線等效電阻有直接的關(guān)系。為了確保電子負(fù)載可以準(zhǔn)確測量被測設(shè)備的輸出電壓,電子負(fù)載需要提供獨立于堵在端子的額外遠(yuǎn)端Sense端子,當(dāng)電子負(fù)載處于Sense 工作模式時,Sense 功能被啟用,接線方式如下圖所示。
按照正確的方式連接Sense端子和被測設(shè)備的輸出端后,電子負(fù)載可以直接通過Sense端子檢測被測對象的實際電壓,從而自動補償電子負(fù)載引線電阻引起的壓降,使得電子負(fù)載可以準(zhǔn)確地測量電池的端口電壓。
電池的溫度