鋰電池性能及安全性測試方案

圖8 兩通道電源+負載實現DC/DC一體化測試圖

測試DC/DC電源的各項指標：

?完整的兩象限工作狀態，可以作為電

子負載使用

? 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

? 200kHz采樣率，作為電子負載，直

接觀察輸入電壓、電流波形

?低電壓狀態下工作正常，無導通電壓

要求

APS是市場上功能較為強大的直流電源設備，具有眾多特性：

?體積小，速度快，輸出/測量精度高

?低輸出噪聲，以80V電壓型號為例，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

負載使用

?無縫量程切換功能，同時測量mA到

幾十A電流

?電壓電流的長時間數據記錄功能

?電壓電流短時間波形采集功能

?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/保護功能，靈活的功率配置

N69xx與N79xx APS電源主要性能對比如表2所示。N6900A主要針對高性能的供電應用，N7900A除了高性能供電之外，提供高性能的測量。

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外接功率耗散器，實現電源與電子負載功能的無縫銜接。功率耗散其單元直接與電源連接，實現電流的全量程吸收，所有控制由電源端實現，不需要額外的編程控制接口。2kW電源可以連接兩個功率擴散器，實現電源與電子負載功率匹配。還可以實現電源與電子負載功能的無縫銜接，與真實電池性能一致，充放電可自由轉換。一體化的電源與電子負載集成方案，可以對正負電流進行直接測量，可以累積計算沖電量和放電量。使用APS模擬蓄電池進行PCU測試，測量評估PCU硬件對電池充電/放電管理性能。當前，大部分客戶采用的電源是以負載和開關切換的方式模擬電池，無法實現充放電無縫切換。APS電流源可以實現雙象限工作，提供更加真實的模擬電池充放電特性。

問答選編

問：相比傳統的鋰電保護測試方案，創新在于哪里？

答：常規的電池保護測試，必須配合直流電源、電子負載、示波器、電流探頭、大電流開關、萬用表等很多類型設備完成?，F在這個方案通過內置電源和負載，電壓、電流數值化儀，以及本身非常高的輸出精度和測試精度，可以極大的簡化測試系統的復雜度，測試效率和測試重復性等。

問：測試的性價比如何？汽車電池能測嗎？

答：N6705主要是小功率電池測試，集中在手機電池和其他移動通信產品電池的充電。這主要是受電源模塊輸出功率的限制。如果需要對大功率電池進行測試，可以使用我們更大功率的電源產品，如N6700/N7900系列APS電源，功率范圍在1000W~2000W，可以支持串并聯擴充輸出范圍，同樣具備兩象限工作能力，可以對電池進行充放電測試。

問：在測試設備終端啟動時對電源輸出的影響有哪些？

答：這是N6705的一項功能，由于帶有示波器功能和觸發功能，可以測量待測件啟動時浪涌電流的幅度和持續時間。另外也可以作為電源，產生不同供電波形，例如直流供電上疊加交流干擾，或者瞬間掉電，測試被供電設備對于電源干擾的抵抗能力。

問：請問鋰電池的安全度如何？

答：想用這種電源進行電池或電芯仿真，若使用APS進行電芯的仿真，模擬可以進行充電、放電無縫切換的電芯特性，實現電池保護控制電路的性能驗證。而且仿真電池或電芯時，可以提供響應速度非常快的過壓，過流等保護，通常在μs級別，達到保護非常昂貴的電池供電器件的保護，避免出現損壞的情況。

問：N6705可以作為一臺示波器使用嗎？

答：N6705 主要用于測試電源本身輸出的電壓、電流和功率值，也就是待測件從電源中獲取的電壓電流值。作為對外輸出功率的電源，不能直接測量外部的信號。但是的SMU電源模塊N6781A可以作為0壓降的電流表，串聯在其他供電回路中測量電流值。

問：如何判斷保護板是否已損壞？

答：判斷保護電路是否已經損壞就需要對電池進行充、放電保護的驗證，如施加較大充電電流，測試是否有保護及保護時間響應是否正常。

問：對于手機電池的待機時間很短，充電寶易爆等問題，有沒有一些新的方案和產品來解決問題？

答：是的，現在的充電寶容量也越來越大，網上甚至有賣超過10000mA的產品，容量越大，危險也越大。如何避免各種災難出現，主要有幾個方面：第一，生產廠家需要保證產品的質量，使用好的電芯，保護控制電路和封裝等；第二，用戶使用習慣要盡量遵循電池的特性，例如，不要長時間給電池充電，使用正規的充電器等。

問：安捷倫科技的電池主要用在哪些設備上呢？

答：安捷倫科技本身不生產電池， 主要提供測試測量設備，針對電池測試，主要包括直流電源、電子負載、示波器、萬用表、數據采集儀等用于電池的性能測試和評估。當然，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，進行設備在模擬電池條件下各種性能的測試。

問：APS電源在配合N7909A之后是如何解決現在的車載電源系統普遍存在無法實現正負電流的無縫裝換這個問題的？

答：APS電源本身不是簡單的電源與電子負載相加。電源與電子負載實現的正負電流切換，中間會存在短暫的跳變和不連貫現象。這款電源本身是一個雙象限電源，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，當需要吸收的功率超過10%，則將多余功率傳輸到N7909A上，實現兩象限之間的無縫連接。

問：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據記錄儀，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的測試動態。

問：APS兩象限工作針對電池測試的優勢是什么？

答：APS電源針對電池測試，具有的電源和負載二合一，電壓和電流示波器，電流源模式和任意波形功能，單臺儀表就可以完成電池的全指標測試，包括：充電過流保護；放電過流保護；電池交流內阻；短路保護。

問：請問怎么測量鋰電池的低溫放電性能？

答：電池在低溫環境下特性的變化主要取決于電芯的化學成分。就測試方法而言，低溫性能測試和常溫沒有太大差別，不同點就是把電池放置在低溫環境下。

問：大功率電池的測試相對比較危險，APS電源都提供了哪些保護功能確保測試過程的安全？

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，防止電池通過電源端漏電。另外提供的過壓保護，過流保護的響應時間都是50μs，可以在較短時間內切斷電源輸出，保護電池。我們還提供看門狗功能，監測電源與上位機的通信是否中斷。另外還有電源自帶的黑盒子功能，可以記錄保存電源長時間工作時的狀態，在發生故障后，可以用來回溯數據，查找故障原因。

問：請問N6705能否用來評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。同時記錄下遙控板消耗的電流值，可以進行長時間的電流記錄，并將原始數據保存下來供后續分析使用。第二是可以使用真實干電池供電，并將電源串聯在電池環路中，作為電流表記錄真實電流值，好處是此時電源的輸出兩端的電壓降為0，相當于一個0內阻的電流表，測到的電流與真實電流非常接近。

問：請問電池過放或者過充可以修復嗎？

答：電池過放或過充電通常都是對電芯的化學成分有較大影響，一般都不可恢復。因此，需要保護控制電流避免出現這種情況。

問：請問如何通過測試評價電池的優劣呢？

答：對于電池的好壞，最重要的兩個指標應該是：電池的交流內阻；電池的容量與電壓分布，最好電池的能量分布在中間區域。

問：如何檢測串聯電池每節電池的容量？

答：串聯的電池組，通常都要監測每個電池的電壓或容量等參數。首先，需要預先知道每個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)范圍內的容量，然后通過檢測當前電壓就可以了解其電量情況。

問：請問充電器對電池安全有影響大么？

答：充電器的性能的確對電池來說非常重要，如充電的電流輸出能力不足，就會影響電池的充電時間和速度，再如，充電器紋波電壓過大，會導致充電電流的波動等。

問：APS電源都帶有哪些測量功能？

答：APS電源除了常規的電壓電流測試外，還可以進行電量的測試，直接對輸出電流進行時間軸積分，計算出安時或瓦特時指標，電流采集速率高達200k/s。

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