锂电池性能及安全性测试方案

N6705B直流分析仪主要特性：

•1~4路高性能电源/负载

•数字电压表和电流表

•带功率输出的任意波形发生器

•示波器

•数据采集

•所有的测量和功能都能通过前面板实

现

第一种用N6705B进行电芯/成品电池容量测试，即用作电源或负载直接给电池充、放电、测试容量，如图3所示。PC安装14585A软件进行电压、电流随时间变化，并直接显示容量值。软件支持最大999小时长时间记录，且可进行任意区域放大、缩小和分析功能。

图3 用作电源或负载

第二种用N6705B进行电芯/成品电池容量测试，即用真实的充电器、手机给电池充电，作为电压、电流表测试充电容量，如图4所示。手机充电与直接用电源充电的充电模型完全不同，最真实的反映电池容量。与任何其他方式不同，N6705B的电流表做到0V压降，不对电池电压产生任何影响。

图4 N6705B作为电压、电流表测试充电容量

第三种用N6705B进行电芯/成品电池容量测试，即用真实手机对电池放电，作为电压、电流表测试放电容量，如图5所示。

图5 作为电压、电流表测试放电容量

电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，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。交流内阻测试方法为：利用电池等效于一个有源电阻的特点，给电池一个1000Hz，幅度50mA的交变电流，对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值。

N6705B/N6700B具有任意波形功能，可以实现1000Hz的50mA的交变电流。N6705B/N6700B内置高精度高带宽的电压、电流采集仪，即可实现电池内阻的精确测量。除了电池内阻，电池的开路电压也可以同时测试。可支持4个通道同时运行，完成4个电池交流内阻的并行测试。

电池保护电路板测试也具有众多挑战，保护电路测试项目众多，而且无论B+、B-端，还是P+、P-端都具有“双向性”，即输出电流和吸收电流。通常都需要多台电源、电子负载、示波器、程控开关等组合完成，测试系统连接框图如图6所示。对测试设备的精度要求极高，如过充电压保护测试，需要模拟电芯的电压精度到达几mV。因此，在4V电压时，1mV相当于0.025%。同样，保护电路板的空耗电流也仅有几μA，通常需要用万用表测试。保护电路板的电阻也只有几mΩ或几十mΩ，对测试设备也提出很高的要求

图6 测试系统连接框图

仅需一台N67xx电源即可完成电池保护电路板测试，项目有：充电过充保护电压精度及响应时间、过充保护撤销恢复及响应时间、放电过放保护电压精度及响应时间、过放保护撤销恢复及响应时间、充电过流保护及响应时间、放电过电流保护及响应时间、待机空耗电流、保护电路的电阻。

使用N6705B的任意波发生器功能，通道1模拟电池电压的上升和下降序列，检测电流变化，使用示波器功能同时记录电压电流变化，可测试充电过压保护电压及响应时间、保护撤销电池电压及响应时间。

通道1模拟电池电压的下降和上升序列，检测电流变化，使用示波器功能同时记录电压电流变化，即可测试放电欠压保护电压及响应时间，保护撤销电池电压及响应时间。

设置通道2的最大电流为6A，并使用N6705B的示波器功能，记录电流波形，即可测试出过流保护响应时间。

设置通道1的最大电流为4A，并使用N6705B的示波器功能，记录电流波形，即可测试出过流保护响应时间。

短路测试需要电源提供极大的峰值电流，N6700平台高功率模块提供最大50A电流，短路响应时间非常短，通常都在百微秒级别。

N678x SMU或安装2μA选件的N6762 模块都具有nA级别电流测试能力，可以轻松实现保护电路板μA级别电流的测量。

充电宝工作原理框图如图7所示。

图7 充电宝工作原理框图

两通道电源+负载实现DC/DC一体化测试如图8所示。在源端注入特定幅度频率的纹波噪声，同时在输出端测量纹波的幅度值，并计算纹波抑制比。