直流电子负载应用之使用恒流模式进行电池测试

　　电流优先模式是电子负载最常见的设置。一个简单的例子就是以恒流方式消耗电池电量，以确定其存储的总能量。随着电池中的电流被消耗，电池的电压下降。了解电压和剩余电量之间的关系可以让器件预估自己剩余的运行时间。随着电池的电流被消耗，电池中的化学结构呈现出独特的电压曲线。

　　当电池到达其电压阈值下限时，电池一定要停止使用，否则会因为电压超过阈值下限而损坏电池。

　　表 1. 25 °C 时 18650A 锂离子电池的技术指标表

　　为了说明使用恒流模式进行的电池测试，我们将使用一块 18650 工业锂离子电池。电池容量(C)的测量单位为毫安(mAh)。确定充电和放电电流也需要用到容量。充电电流限制为 0.5 C 或 0.5 * 2500 mAh = 1250 mA。以 1250 mA 的恒流(CC)开始充电，需要在电池电压达到 4.2 V 之前停止。

　　放电过程与此相似，以恒流进行放电，直到达到 2.5 V 的截止电压。消耗的电流量可在0 到 20 A 之间波动，但大电流会使得充电和放电的次数减少，从而影响电池的使用寿命。将电池放电至截止电压以下也会缩短电池的使用寿命。运行时间通过放电图确定，见图 2。

　　电池可以支持 1 C 放电一小时，或者以 (1 C)/ (5 h) = 0.2 C 速率放电五小时。锂离子电池在 0.2 C 放电速率下通常具有稍高的容量。最后，温度会影响电池容量和放电电压。25 °C 以上的温度是理想温度，低于这个温度，电池的容量和电压均会下降。您可以使用万用表监测电压，确保电池在 2.5 V 截止电压下不会继续放电。

　　图 1. 使用电子负载给电池放电的系统

　　许多电池测试都会用到电子负载，例如容量保持测试、内部阻抗测量、生命周期性能测试、温度测试和滥用测试。

　　容量测试是最常见的电池测试，因为它直接关系到器件的运行时间。容量测试会使用不同的恒定放电率，有时甚至使用动态电流来仿真以不同速率消耗电流的设备。许多设备通过在空闲或睡眠状态下消耗非常小的功率，而只在活动状态下消耗大电流的方式来省电。

　　为了确定器件的运行时间，我们需要了解电池在不同的放电速率下会做出怎样的响应。图 2 所示为几种恒定的放电速率：1.5 C，1 C，2 C。

　　图 2. 以几种速率放电的 18650

　　如果充电电压高于 4.0 V，锂离子电池会承受巨大的内部压力。图 2 所示为电池恢复到衰减状态时电压迅速下降。在电压下降到 3.2 至 3.1 V 之前，电压还是呈线性下降。一旦低于这个电压，电池电压下降得非常迅速。电池容量以电流放电进行计算，500 mA 乘以运行时间 4.5 小时，即为 2250 mAh。测得的电池容量一般比规定的容量小，因为它们是在 4.1 至 2.6 V 的较小工作范围内测量的。

　　表 2. 在通道 1 上配置负载模块以恒流放电

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