锂电池性能及安全性测试方案

图8 两通道电源+负载实现DC/DC一体化测试图

测试DC/DC电源的各项指标：

•完整的两象限工作状态，可以作为电

子负载使用

• 100kHz任意波形带宽，可以生成所

需要的任意波形电压、电流波形、脉

冲、噪声等信号

• 200kHz采样率，作为电子负载，直

接观察输入电压、电流波形

•低电压状态下工作正常，无导通电压

要求

APS是市场上功能较为强大的直流电源设备，具有众多特性：

•体积小，速度快，输出/测量精度高

•低输出噪声，以80V电压型号为例，纹波噪声峰峰值13mV，有效值1.5mV。

•两象限工作能力，可作为电源或电子

负载使用

•无缝量程切换功能，同时测量mA到

几十A电流

•电压电流的长时间数据记录功能

•电压电流短时间波形采集功能

•电压电流的输出波形编辑功能

•电压电流波形的捕捉和回放

•多种触发/保护功能，灵活的功率配置

N69xx与N79xx APS电源主要性能对比如表2所示。N6900A主要针对高性能的供电应用，N7900A除了高性能供电之外，提供高性能的测量。

表2 N69xx与N79xx APS电源主要性能

APS电源的双象限工作模式是通过外接功率耗散器，实现电源与电子负载功能的无缝衔接。功率耗散其单元直接与电源连接，实现电流的全量程吸收，所有控制由电源端实现，不需要额外的编程控制接口。2kW电源可以连接两个功率扩散器，实现电源与电子负载功率匹配。还可以实现电源与电子负载功能的无缝衔接，与真实电池性能一致，充放电可自由转换。一体化的电源与电子负载集成方案，可以对正负电流进行直接测量，可以累积计算冲电量和放电量。使用APS模拟蓄电池进行PCU测试，测量评估PCU硬件对电池充电/放电管理性能。当前，大部分客户采用的电源是以负载和开关切换的方式模拟电池，无法实现充放电无缝切换。APS电流源可以实现双象限工作，提供更加真实的模拟电池充放电特性。

问答选编

问：相比传统的锂电保护测试方案，创新在于哪里？

答：常规的电池保护测试，必须配合直流电源、电子负载、示波器、电流探头、大电流开关、万用表等很多类型设备完成。现在这个方案通过内置电源和负载，电压、电流数值化仪，以及本身非常高的输出精度和测试精度，可以极大的简化测试系统的复杂度，测试效率和测试重复性等。

问：测试的性价比如何？汽车电池能测吗？

答：N6705主要是小功率电池测试，集中在手机电池和其他移动通信产品电池的充电。这主要是受电源模块输出功率的限制。如果需要对大功率电池进行测试，可以使用我们更大功率的电源产品，如N6700/N7900系列APS电源，功率范围在1000W~2000W，可以支持串并联扩充输出范围，同样具备两象限工作能力，可以对电池进行充放电测试。

问：在测试设备终端启动时对电源输出的影响有哪些？

答：这是N6705的一项功能，由于带有示波器功能和触发功能，可以测量待测件启动时浪涌电流的幅度和持续时间。另外也可以作为电源，产生不同供电波形，例如直流供电上叠加交流干扰，或者瞬间掉电，测试被供电设备对于电源干扰的抵抗能力。

问：请问锂电池的安全度如何？

答：想用这种电源进行电池或电芯仿真，若使用APS进行电芯的仿真，模拟可以进行充电、放电无缝切换的电芯特性，实现电池保护控制电路的性能验证。而且仿真电池或电芯时，可以提供响应速度非常快的过压，过流等保护，通常在μs级别，达到保护非常昂贵的电池供电器件的保护，避免出现损坏的情况。

问：N6705可以作为一台示波器使用吗？

答：N6705 主要用于测试电源本身输出的电压、电流和功率值，也就是待测件从电源中获取的电压电流值。作为对外输出功率的电源，不能直接测量外部的信号。但是的SMU电源模块N6781A可以作为0压降的电流表，串联在其他供电回路中测量电流值。

问：如何判断保护板是否已损坏？

答：判断保护电路是否已经损坏就需要对电池进行充、放电保护的验证，如施加较大充电电流，测试是否有保护及保护时间响应是否正常。

问：对于手机电池的待机时间很短，充电宝易爆等问题，有没有一些新的方案和产品来解决问题？

答：是的，现在的充电宝容量也越来越大，网上甚至有卖超过10000mA的产品，容量越大，危险也越大。如何避免各种灾难出现，主要有几个方面：第一，生产厂家需要保证产品的质量，使用好的电芯，保护控制电路和封装等；第二，用户使用习惯要尽量遵循电池的特性，例如，不要长时间给电池充电，使用正规的充电器等。

问：安捷伦科技的电池主要用在哪些设备上呢？

答：安捷伦科技本身不生产电池， 主要提供测试测量设备，针对电池测试，主要包括直流电源、电子负载、示波器、万用表、数据采集仪等用于电池的性能测试和评估。当然，安捷伦科技新的双象限电源，具有吸收和输出电流的功能，可以用于模拟电池，进行设备在模拟电池条件下各种性能的测试。

问：APS电源在配合N7909A之后是如何解决现在的车载电源系统普遍存在无法实现正负电流的无缝装换这个问题的？

答：APS电源本身不是简单的电源与电子负载相加。电源与电子负载实现的正负电流切换，中间会存在短暂的跳变和不连贯现象。这款电源本身是一个双象限电源，自身的功率吸收能力是输出能力的10%，例如1000W的APS电源，本身可以吸收100W的功率。如果连接N7909A功率耗散器后，当需要吸收的功率超过10%，则将多余功率传输到N7909A上，实现两象限之间的无缝连接。

问：示波器和记录仪的精度有多高？

答：电源分析仪或APS电源集成示波器或数据记录仪，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的测试动态。

问：APS两象限工作针对电池测试的优势是什么？

答：APS电源针对电池测试，具有的电源和负载二合一，电压和电流示波器，电流源模式和任意波形功能，单台仪表就可以完成电池的全指标测试，包括：充电过流保护；放电过流保护；电池交流内阻；短路保护。

问：请问怎么测量锂电池的低温放电性能？

答：电池在低温环境下特性的变化主要取决于电芯的化学成分。就测试方法而言，低温性能测试和常温没有太大差别，不同点就是把电池放置在低温环境下。

问：大功率电池的测试相对比较危险，APS电源都提供了哪些保护功能确保测试过程的安全？

答：APS电源输出端带有输出继电器，可以从物理上中断电源与电池之间的连接，防止电池通过电源端漏电。另外提供的过压保护，过流保护的响应时间都是50μs，可以在较短时间内切断电源输出，保护电池。我们还提供看门狗功能，监测电源与上位机的通信是否中断。另外还有电源自带的黑盒子功能，可以记录保存电源长时间工作时的状态，在发生故障后，可以用来回溯数据，查找故障原因。

问：请问N6705能否用来评估干电池的使用情况？

答：有两种办法，第一是用N6705代替电池给您的遥控板供电。同时记录下遥控板消耗的电流值，可以进行长时间的电流记录，并将原始数据保存下来供后续分析使用。第二是可以使用真实干电池供电，并将电源串联在电池环路中，作为电流表记录真实电流值，好处是此时电源的输出两端的电压降为0，相当于一个0内阻的电流表，测到的电流与真实电流非常接近。

问：请问电池过放或者过充可以修复吗？

答：电池过放或过充电通常都是对电芯的化学成分有较大影响，一般都不可恢复。因此，需要保护控制电流避免出现这种情况。

问：请问如何通过测试评价电池的优劣呢？

答：对于电池的好坏，最重要的两个指标应该是：电池的交流内阻；电池的容量与电压分布，最好电池的能量分布在中间区域。

问：如何检测串联电池每节电池的容量？

答：串联的电池组，通常都要监测每个电池的电压或容量等参数。首先，需要预先知道每个电池单元的电压与容量分布特性，如每0.1V电压差（4.2V~4.1V，4.1V~4.0V)范围内的容量，然后通过检测当前电压就可以了解其电量情况。

问：请问充电器对电池安全有影响大么？

答：充电器的性能的确对电池来说非常重要，如充电的电流输出能力不足，就会影响电池的充电时间和速度，再如，充电器纹波电压过大，会导致充电电流的波动等。

问：APS电源都带有哪些测量功能？

答：APS电源除了常规的电压电流测试外，还可以进行电量的测试，直接对输出电流进行时间轴积分，计算出安时或瓦特时指标，电流采集速率高达200k/s。

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