電是我們生活中最方便的能源,我們無時無刻不在使用它。如今,我們能夠隨時隨地獲得電力,而這些便利都離不開可充電的鋰離子電池。
經過多年的技術革新,鋰電池的綜合性能不斷提高,并在多個領域得到應用。然而,正是因為如此,對電池進行全面的檢測是非常必要的,因為鋰電池在工作異常時可能會起火爆炸,造成人身傷害和財產損失。在各種電池試驗中,電池放電試驗是一個重要的環節。電池放電測試對于評估電池的循環壽命和放電性能非常有幫助。
電池放電試驗過程中,不僅需要關注電池的電參數,電池的溫度也非常重要,因為溫度是直接影響鋰離子電池安全性和可靠性的因素之一。除了安全方面,溫度對鋰離子電池的有效容量和放電性能也有重大影響。電動汽車在寒冷的冬季性能明顯下降,很大程度上與低溫環境下電池性能退化有關。
此外,在實際使用中,電池往往按照電池生產廠家規定的標準進行充電。充電過程相對更順暢,更可控。然而,根據負載的不同,放電過程會有很大的不同。旦在放電過程中積累了大量的熱量,超過了蓄電池的允許工作溫度,就會影響其安全性和可靠性。
此可見,電池在不同溫度環境下的放電性能測試以及放電過程中溫度變化的檢測是產品開發中不可忽視的重要步驟。在本文中,我們將介紹如何使用一般的測試和測量設備對蓄電池進行放電試驗和監測參數。
常見的鋰離子電池的典型放電曲線如下:
通常,該曲線是電池制造商在規定的測試條件下提供的參考曲線。而為了滿足客戶實際多樣化的應用需求,需要設計有針對性的測試條件。
一般來說,電池性能受很多因素的影響,包括電池溫度、電池內阻、充放電循環次數、放電電流、以及放電方法等。對于已經存放了一段時間的電池,存放時間和存放溫度也會影響電池在使用過程中的性能。因此,測試蓄電池放電特性是一項耗時且重復的工作。
關鍵因素
蓄電池放電測試中需要注意以下問題:
電池端子電壓
在電池放電測試過程中,需要時刻注意電池端電壓。一方面,電池可釋放能量的計算需要根據電池的實時端電壓進行計算,以獲得實際放電過程中準確的功率參數。另一方面,當鋰電池過放電時,電池內部材料或結構發生不可逆的變化,可能導致電池損壞或性能下降。為了避免這種情況,電子負載的電池測試模式需要設置一個放電終止的閾值電壓。一旦達到終止放電的電壓條件,電子負載就能自動停止測試,不需要人一直監視電池電壓,避免電池過度放電。
從電池到電子負載的導線的電阻
電池和電子負載之間的導線必須有一定的電阻。當被測器件輸出大電流時,負載引線上的電壓降將變得不可忽略,這將使電子負載的端口電壓在負載電流建立后低于電池的實際端口電壓。顯然,這與連接電纜引線的等效電阻有直接關系。為了保證電子負載能夠準確測量被測器件的輸出電壓,需要在電子負載上提供一個獨立于插頭端子的額外的遙信端子。當電子負載處于Sense工作模式時,啟用Sense功能。接線方法如下圖所示。
以正確的方式連接Sense端子和被測器件的輸出端子后,電子負載可以通過Sense端子直接檢測被測對象的實際電壓,從而自動補償電子負載的引線電阻引起的電壓降,使電子負載能夠準確測量電池的端口電壓。
電池溫度
在整個放電測試過程中,電池溫度也是需要監測的信息之一。一方面,電池在放電過程中,由于歐姆內阻的存在,電池不可避免地會產生熱量,同時也會有內部電化學反應產生的熱量。特別是在更高功率放電時,電池會有明顯的溫升。另一方面,電池的溫度變化會對電池的性能產生重大影響。溫度過高和過低都會嚴重影響電池的性能甚至影響電池的安全使用。另外,在電池壽命的后期,隨著電池性能的下降和內阻的增加,在同樣的放電條件下,電池溫度上升的速度會更快。嚴重時,可能會超過電池的安全極限,構成安全隱患。對于整個電池組來說,受散熱條件的限制,位于電池組中不同位置的電池單體的散熱能力會有明顯的差異。在放電過程中,即使電池單體的特性完全相同,散熱能力的差異也會造成電池組內電池單體的溫度不平衡。這種溫度不平衡將導致電池單元之間的性能差異或導致差異在重復充電和放電期間繼續增加。
綜上所述,只有準確地測量電池在放電過程中的電壓和溫度,才能更準確地評價電池的放電特性。
審核編輯 黃宇
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