直流電子負載應用之使用恒流模式進行電池測試

　　電流優先模式是電子負載最常見的設置。一個簡單的例子就是以恒流方式消耗電池電量，以確定其存儲的總能量。隨著電池中的電流被消耗，電池的電壓下降。了解電壓和剩余電量之間的關系可以讓器件預估自己剩余的運行時間。隨著電池的電流被消耗，電池中的化學結構呈現出獨特的電壓曲線。

　　當電池到達其電壓閾值下限時，電池一定要停止使用，否則會因為電壓超過閾值下限而損壞電池。

　　表 1. 25 °C 時 18650A 鋰離子電池的技術指標表

　　為了說明使用恒流模式進行的電池測試，我們將使用一塊 18650 工業鋰離子電池。電池容量(C)的測量單位為毫安(mAh)。確定充電和放電電流也需要用到容量。充電電流限制為 0.5 C 或 0.5 * 2500 mAh = 1250 mA。以 1250 mA 的恒流(CC)開始充電，需要在電池電壓達到 4.2 V 之前停止。

　　放電過程與此相似，以恒流進行放電，直到達到 2.5 V 的截止電壓。消耗的電流量可在0 到 20 A 之間波動，但大電流會使得充電和放電的次數減少，從而影響電池的使用壽命。將電池放電至截止電壓以下也會縮短電池的使用壽命。運行時間通過放電圖確定，見圖 2。

　　電池可以支持 1 C 放電一小時，或者以 (1 C)/ (5 h) = 0.2 C 速率放電五小時。鋰離子電池在 0.2 C 放電速率下通常具有稍高的容量。最后，溫度會影響電池容量和放電電壓。25 °C 以上的溫度是理想溫度，低于這個溫度，電池的容量和電壓均會下降。您可以使用萬用表監測電壓，確保電池在 2.5 V 截止電壓下不會繼續放電。

　　圖 1. 使用電子負載給電池放電的系統

　　許多電池測試都會用到電子負載，例如容量保持測試、內部阻抗測量、生命周期性能測試、溫度測試和濫用測試。

　　容量測試是最常見的電池測試，因為它直接關系到器件的運行時間。容量測試會使用不同的恒定放電率，有時甚至使用動態電流來仿真以不同速率消耗電流的設備。許多設備通過在空閑或睡眠狀態下消耗非常小的功率，而只在活動狀態下消耗大電流的方式來省電。

　　為了確定器件的運行時間，我們需要了解電池在不同的放電速率下會做出怎樣的響應。圖 2 所示為幾種恒定的放電速率：1.5 C，1 C，2 C。

　　圖 2. 以幾種速率放電的 18650

　　如果充電電壓高于 4.0 V，鋰離子電池會承受巨大的內部壓力。圖 2 所示為電池恢復到衰減狀態時電壓迅速下降。在電壓下降到 3.2 至 3.1 V 之前，電壓還是呈線性下降。一旦低于這個電壓，電池電壓下降得非常迅速。電池容量以電流放電進行計算，500 mA 乘以運行時間 4.5 小時，即為 2250 mAh。測得的電池容量一般比規定的容量小，因為它們是在 4.1 至 2.6 V 的較小工作范圍內測量的。

　　表 2. 在通道 1 上配置負載模塊以恒流放電

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