创建高性价比的多功能锂离子电池测试解决方案

CIO与CTO频道 06月22日 北京动静：跟着锂离子电池在无人机、电动汽车(EV)和太阳能储能等规模的应用日益增多，电池制造商也在操作当代技能和化学因向来敦促电池测试和制造手段的极限。

图1：为当代电动汽车提供动力的电池

现在，每一块电池无论巨细，机能和寿命都是在制造进程中抉择的，测试装备都是针对特定电池计划的。然而，因为锂离子电池市场涵盖了全部的外形和容量，因此很难建设一种单个、集成的测试仪，可以处理赏罚差异的容量、电流和物理外形，并具有所需的精确度和精度。

鉴于对锂离子电池的需求越来越多样化，因此我们急切必要高机能、机动的测试办理方案，从而最大限度地衡量利弊并实现本钱效益。

锂离子电池伟大多样

现在，锂离子电池具有多种尺寸、电压和应用范畴，而这项技能刚投入市场时并未实现。锂离子电池最初计划用于相对较小的装备，如条记本电脑、手机和其他便携式电子装备等。此刻，它们的形状尺寸大了许多，如电动汽车和太阳能电池存储。这意味着更大的串并联电池组具有更高的电压和更大的容量，物理体积也更大。譬喻，一些电动汽车的电池组可以设置多达100个串联和高出50个并联设置。

堆叠电池并不是什么新事物，平凡条记本电脑中的典范可充电锂离子电池组由多个电池串联，但因为电池组体积更大，测试变得越发伟大，也许会影响整体机能。为了使整个电池组的机能到达最佳程度，每块电池必需与其相邻电池险些沟通。电池会彼此影响，因此假如某一系列中的一块电池容量较低，电池组中的其他电池都将低于最佳状态，由于它们的容量会被电池监测和再均衡体系降级，以匹配机能最低的电池。正所谓一颗老鼠屎坏了一锅粥。

充放电轮回进一步声名白单块电池怎样低落整个电池组的机能。电池组中容量最低的电池将以最快的速率低落其充电状态，导致电压程度不安详，导致整个电池组无法再放电。比及电池组充电时，容量最低的电池会先布满电，别的的电池不会进一步充电。在电动汽车中，这会导致有用的整体可用电池组容量镌汰，从而低落车辆的续航里程。另外，低容量电池的退化也会加快，由于在安详掩护法子起效前，它就在充电和放电竣事时到达了过高的电压。

无论是何种终端装备，电池组中的电池以串联和并联方法堆叠得越多，题目就越严峻。显而易见的办理方案是确保每块电池的制造完全沟通，并将沟通的电池组合在统一个电池组中。可是，因为电池阻抗和容量固有的制造工艺差别化，测试变得至关重要——不只要解除有缺陷的部件，并且要分清哪些电池沟通，要放在哪些电池组中。除此之外，电池在建造进程中的充放电曲线对其特征有很大的影响，而且是不绝变革的。

为什么当代锂离子电池带来了新的测试挑衅？

电池测试并非什么新事物，但自从其问世以来，锂离子电池给测试装备的精度、出产量和电路板密度带来了新的压力。

锂离子电池异常奇异，由于它们具有极为麋集的储能容量，假如充电和放电不妥，也许会引起火警和爆炸。在制造和测试进程中，这种储能技能要求很是高的精度，而很多新兴应用进一步加剧了这一要求。就外形、尺寸、容量和化学因素而言，锂离子电池的种类更为普及，反之其也会影响测试装备，由于它们必要确保精确遵循正确的充放电曲线，从而到达最大的存储容量、靠得住性和质量。

因为并没有一种尺寸得当全部的电池，因此为差异的锂离子电池选择吻合的测试装备和差异的制造商会增进测试本钱。另外，不绝的财富创新意味着不绝变革的充放电曲线进一步优化，使电池测试仪成为新电池技能的重要成长器材。不管锂离子电池的化学和机器性子怎样，在其制造进程中有无数种充放电要领，这使得电池制造商向电池测试仪施加压力，要求它们具备奇异的测试成果。

精度显然是一项必备手段，它不只仅意味着可以或许将大电流节制精度保持在很是低的程度，还包罗在充电和放电模式之间以及在差异电流程度之间很是快速切换的手段。这些要求的发生不只仅是由于必要大量出产具有同等特征和质量的锂离子电池所驱动，电池制造商还但愿将测试进程和装备用作为创新器材，使其在市场上缔造竞争上风，譬喻修改充电算法以进步容量。

尽量对差异范例的电池必要举办各类百般的测试，但现在的测试仪针对特定的电池尺寸举办了优化。譬喻，假如测试的是大型电池，那么就必要较大的电流，这会转化为更大的电感和更粗的电线以及其他特征。以是在建设一个可以或许处理赏罚高电流的测试仪时会涉及很多方面。然而，很多工场并不但出产一种电池，它们也许会为一个客户出产一整套大型电池，同时满意这些电池所需的全部测试要求，也也许为一个智妙手机客户出产一套更小电流的小型电池。

这就是测试本钱上升的缘故起因——电池测试仪针对电流举办了优化。可以或许处理赏罚更高电流的测试仪凡是更大、更昂贵，由于它们不只必要更大的硅片，还必要磁性元件和布线，以满意电迁徙法则而且最大限度地低落体系中的寄生压降。工场必要随时筹备各类测试装备，来满意出产与检讨各类范例的电池。因为工场在差异时刻出产的电池范例差异，一些测试仪也许与这些特定电池不兼容，而且也许闲置，这进一步增进了本钱，由于测试仪是一项大型投资。

无论是针对当今常见的和新兴的用于批量出产平凡锂离子电池的工场，照旧但愿操作测试进程创新和缔造新电池产物的电池制造商，都必要行使机动的测试装备，以顺应更普及的电池容量和物理尺寸，从而低落资金投入，并进步测试装备投资回报率。

在试图恰当优化单个集成测试办理方案时，存在很多斗嘴的需求。今朝还没有办理全部种类锂离子电池测试方案的灵丹灵药，但德州仪器（TI）已经提出了一种参考计划，将本钱效益和精度之间的衡量降到了最低。

高精度测试办理方案，合用于大电流应用

奇异的电池测试场景需求老是会存在，而它对应地也必要一个同样奇异的办理方案。不外对付许多范例的锂电池来讲，无论是小型智妙手机电池照旧电动汽车的大型电池组，是可以有一个高性价比的测试装备的。

为了到达市场上很多锂离子电池所需的准确、满量程充放电电流节制精度，德州仪器的用于50-A、100-A和200-A应用的模块化电池测试仪参考计划行使50-A和100-A电池测试计划的组合，来建设一个可以或许到达200-A最大充放电程度的模块化版本。此办理方案的框图如图2所示。

图2：德州仪器电池测试仪办理方案

（编辑：湖南网）

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