鋰電池性能及安全性測試方案

N6705B直流分析儀主要特性：

?1~4路高性能電源/負(fù)載

?數(shù)字電壓表和電流表

?帶功率輸出的任意波形發(fā)生器

?示波器

?數(shù)據(jù)采集

?所有的測量和功能都能通過前面板實(shí)

現(xiàn)

第一種用N6705B進(jìn)行電芯/成品電池容量測試，即用作電源或負(fù)載直接給電池充、放電、測試容量，如圖3所示。PC安裝14585A軟件進(jìn)行電壓、電流隨時(shí)間變化，并直接顯示容量值。軟件支持最大999小時(shí)長時(shí)間記錄，且可進(jìn)行任意區(qū)域放大、縮小和分析功能。

圖3 用作電源或負(fù)載

第二種用N6705B進(jìn)行電芯/成品電池容量測試，即用真實(shí)的充電器、手機(jī)給電池充電，作為電壓、電流表測試充電容量，如圖4所示。手機(jī)充電與直接用電源充電的充電模型完全不同，最真實(shí)的反映電池容量。與任何其他方式不同，N6705B的電流表做到0V壓降，不對電池電壓產(chǎn)生任何影響。

圖4 N6705B作為電壓、電流表測試充電容量

第三種用N6705B進(jìn)行電芯/成品電池容量測試，即用真實(shí)手機(jī)對電池放電，作為電壓、電流表測試放電容量，如圖5所示。

圖5 作為電壓、電流表測試放電容量

電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。交流內(nèi)阻測試方法為：利用電池等效于一個(gè)有源電阻的特點(diǎn)，給電池一個(gè)1000Hz，幅度50mA的交變電流，對其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值。

N6705B/N6700B具有任意波形功能，可以實(shí)現(xiàn)1000Hz的50mA的交變電流。N6705B/N6700B內(nèi)置高精度高帶寬的電壓、電流采集儀，即可實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)阻的精確測量。除了電池內(nèi)阻，電池的開路電壓也可以同時(shí)測試?？芍С?個(gè)通道同時(shí)運(yùn)行，完成4個(gè)電池交流內(nèi)阻的并行測試。

電池保護(hù)電路板測試也具有眾多挑戰(zhàn)，保護(hù)電路測試項(xiàng)目眾多，而且無論B+、B-端，還是P+、P-端都具有“雙向性”，即輸出電流和吸收電流。通常都需要多臺電源、電子負(fù)載、示波器、程控開關(guān)等組合完成，測試系統(tǒng)連接框圖如圖6所示。對測試設(shè)備的精度要求極高，如過充電壓保護(hù)測試，需要模擬電芯的電壓精度到達(dá)幾mV。因此，在4V電壓時(shí)，1mV相當(dāng)于0.025%。同樣，保護(hù)電路板的空耗電流也僅有幾μA，通常需要用萬用表測試。保護(hù)電路板的電阻也只有幾mΩ或幾十mΩ，對測試設(shè)備也提出很高的要求

圖6 測試系統(tǒng)連接框圖

僅需一臺N67xx電源即可完成電池保護(hù)電路板測試，項(xiàng)目有：充電過充保護(hù)電壓精度及響應(yīng)時(shí)間、過充保護(hù)撤銷恢復(fù)及響應(yīng)時(shí)間、放電過放保護(hù)電壓精度及響應(yīng)時(shí)間、過放保護(hù)撤銷恢復(fù)及響應(yīng)時(shí)間、充電過流保護(hù)及響應(yīng)時(shí)間、放電過電流保護(hù)及響應(yīng)時(shí)間、待機(jī)空耗電流、保護(hù)電路的電阻。

使用N6705B的任意波發(fā)生器功能，通道1模擬電池電壓的上升和下降序列，檢測電流變化，使用示波器功能同時(shí)記錄電壓電流變化，可測試充電過壓保護(hù)電壓及響應(yīng)時(shí)間、保護(hù)撤銷電池電壓及響應(yīng)時(shí)間。

通道1模擬電池電壓的下降和上升序列，檢測電流變化，使用示波器功能同時(shí)記錄電壓電流變化，即可測試放電欠壓保護(hù)電壓及響應(yīng)時(shí)間，保護(hù)撤銷電池電壓及響應(yīng)時(shí)間。

設(shè)置通道2的最大電流為6A，并使用N6705B的示波器功能，記錄電流波形，即可測試出過流保護(hù)響應(yīng)時(shí)間。

設(shè)置通道1的最大電流為4A，并使用N6705B的示波器功能，記錄電流波形，即可測試出過流保護(hù)響應(yīng)時(shí)間。

短路測試需要電源提供極大的峰值電流，N6700平臺高功率模塊提供最大50A電流，短路響應(yīng)時(shí)間非常短，通常都在百微秒級別。

N678x SMU或安裝2μA選件的N6762 模塊都具有nA級別電流測試能力，可以輕松實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路板μA級別電流的測量。

充電寶工作原理框圖如圖7所示。

圖7 充電寶工作原理框圖

兩通道電源+負(fù)載實(shí)現(xiàn)DC/DC一體化測試如圖8所示。在源端注入特定幅度頻率的紋波噪聲，同時(shí)在輸出端測量紋波的幅度值，并計(jì)算紋波抑制比。