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费思FT6800电子负载充放电测试方法

仪器及其选择:

电源:输出最大电压高于电池浮充电压,电流一般2倍于容量。

电子负载:电压高于被测电池和电源,功率大于电池的电压乘以电流的2倍积。

可选费思电池充放电相关配件自动完成电池充放电接线切换

PC机一台

数采一台(建议使用,用来监控电池充放电时电压的变化特性。)

原则:所选仪器的电压、电流和功率的上限值均需大于电池的相关参数。

动力电池即为工具提供动力来源的电源,多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。

电池的主要参数有 标称电压 电池内阻 电池容量 输出能力

一、电池放电参数测试

准备:负载 电池 电脑 测试线(两对)远程联机线

(本测试针对手动操作,软件查看界面,一键完成)

接线如图1:


 

1、电池内阻测试:

电池的内阻是指电流通过电池内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。电池的内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断变化(逐渐变大)。

行业应用中,动力电池内阻的精确测量是通过直流放电法来进行测量的的。

直流放电内阻测量法。

  根据物理公式R=V/I,测试设备让电池在短时间内(一般为5~18秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用0.5C/1C/2C/4C等大电流值进行测量),测量此时电池两端的电压降,并按公式计算出当前的电池内阻。

  

因本次测试对象为动力电池,其在工作过程中一般都是以大电流的形式工作,此时对电池的内阻要求就非常高,为不在这里保证内阻的测量精度我们选择利用电子负载对电池进行直流放电法来测量。具体测试如下:

为避免在测试过程中因线路损耗造成产生测量误差我们采用四线制测量(两根电流控制线、两根采样线以作线损补偿),接线如图1。

线材要求:电流线服从电流国标要求,采样线无要求,联通即可。

电池内阻测试接线图如图1。

具体操作如下:

连接好待测电池和测量仪器电子负载;

1)进入负载电池内阻测试界面,shift+3;

2)设置被测电池的放电电流,设置例如2C(这个根据要求测量相关电流)。 ;

3)按下开始按钮开始测试,负载屏幕将显示被测电池的内阻。

4)软件有相对应功能,测试方法及设置跟手动相同。

注:因为要测量的电池的内阻很小,线路的电阻就要考虑进去了。一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻(大约也是毫欧级),还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻,这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。

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,它表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量,即电池的容量,通常以安培、小时为单位(简称安时,以A.H表示,1A.h=3600C)电池容量C的计算式为C=∫t0It1dt (在t0到t1时间内对电流I积分). 在某一放电率下于25℃放电至终止电压所提的最低限度的容量是设计与生产时的规定的电池的容量,这叫做某一放电率RH的额定容量。电池容量一般以AH(安培小时)计算,放电电池(恒流)I×放电时间(小时)T 。

恒流放电测试容量:

1) 连接好电子负载与被测电池之间的测试线,本处采用四线制测量,接线如图

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)设置终止电压(电池放电截止电压),

5)开始测试,

6)软件有相对应功能,测试方法及设置跟手动相同。

3、电池输出电流(电池保护板ocp点测试,于电池相连时测试):

1)连接好电子负载与被测电池之间的测试线,本处采用四线制测量,接线如图

2)电子负载进入OCP测试界面shift+5

3)根据被测电池设置起始电流, 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(稍低于电池保护板低压保护点),

6)设置步进时间(时间间隔),

7)设置电流最大值(稍大于电池保护板过流值),

8)开始测试,

9)软件有相对应功能,测试方法及设置跟手动相同。

4、电池放电其他测试:

脉冲放电:模拟电池使用在比如直流电机控制板的环境。

测试方法:软件测试,使用动态功能,监控容量和电压曲线。

工况模拟:模拟实际使用状况。

测试方法:软件测试,使用序列功能,模拟实际工况状态测试。循环测试,保护板保护稳定性测试。

二、电池充放电控制以及过程测试:

1、电池充电测试:

2、恒压充电

1)连接好电子负载与被测电池之间以及直流电源的测试线,本处采用四线制测量,并连接好电脑(监测充电过程)。接线如图2

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)调整直流电源输出电流

5)电源输出开启

6)开启电子负载开始恒压充电测试,

3、恒流充电

1)连接好电子负载与被测电池之间以及直流电源的测试线,本处采用四线制测量,并连接好电脑(监测充电过程)。接线如图2

2)根据被测电池设置电子负载恒流参数,

3)设置卸载电压以保证电池充满和停止充电

4)电源输出开启

5)开启电子负载开始恒压充电测试,

4、恒流转恒压

1)连接好电子负载与被测电池之间以及直流电源的测试线,本处采用四线制测量,并连接好电脑(监测充电过程)。接线如图2

2)根据被测电池设置电子负载恒流参数,

3)设置直流电源输出电压以控制电池的最终恒定电压

4)电源输出开启

5)开启电子负载开始恒流充电测试,

三、电池保护电路测试:

电池保护电路包括过度充电保护、过电流/ 短路保护和过放电保护级保护稳定性等,该电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全,并防止特性劣化。

接线方式:把负载替换电池进行测试,串联在电源输出两端。

优点:可以快速检测BMS的上述几大保护特性和保护稳定性(稳定性分析建议使用软件进行测试)。精确度高,并且适合生产性测试(自动测试功能,自动测试,自动判断合格与否)

缺点:无法模拟电池组中单节电池的电压特性测试。

过度充电保护 当充电器对电池过度充电时,电池会因温度上升而导致内压上升,需终止当前充电的状态。此时,集成保护电路IC 需检测电池电压,当到达电池过充电压临界点即激活过度充电保护,将充电回路切断,进而截止充电。另外,为防止由于噪音所产生的过度充电而误判为过充保护,因此需要设定延迟时间,并且延迟时间不能短于噪音的持续时间以免误判。

测试方法:负载使用OVP测试,使用软件进行测试,电压增量为正,开始电压低于截止电压

过度放电保护

在过度放电的情况下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低。过度放电保护IC 原理:为了防止电池的过度放电状态,假设电池接上负载,当电池电压低于其过度放电电压检测点时将激活过度放电保护,使放电回路切断而截止放电,以避免电池过度放电现象产生,并将电池保持在低静态电流的待机模式。当电池接上充电器,且此时电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除。另外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免产生误动作。

测试方法:负载使用OVP测试,使用软件进行测试,电压增量为负,开始电压高于截止电压

过电流及短路电流保护

因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触) 造成过电流或短路,为确保安全,必须使其立即停止放电。同样,过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时产生误动作。通常在过电流产生后,若能去除过电流因素,将会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作。

在进行保护电路设计时使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题,同时兼顾到安全性问题

测试方法:负载使用OCP测试,使用软件进行测试,电流增量为正,开始电流低于截止电流。

稳定性测试,参考工况模拟。

工况模拟:模拟实际使用状况。

测试方法:软件测试,使用序列功能,模拟实际工况状态测试。循环测试,保护板保护稳定性测试。

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