电池检测设备解决方案

电池检测设备一站式解决方案

相对于其它化学电池，锂电池具有许多优势。例如，与镍氢电池或镍镉电池相比，锂电池更轻，没有记忆效应，并且自放电速率更慢。锂电池已被广泛用作智慧手机和笔记本电脑等现代电子设备的充电电池。由于清洁能源要求，在电动汽车、电动工具和能量储存等高功率应用中，锂电池最近也颇受欢迎。

随着锂电池的快速增长，制造过程中使用的测试设备也变得非常重要。锂电池测试设备的典型功能如下所示

化成和分级：电池单元组装完成后，各单元必须经历至少一个精确控制的充放电循环以启动工作材料，将其转化成可用形式。电池供应商还可以利用此过程将电池单元分为不同的性能组别，以便根据可选规格进行销售，这称为“分级”.

循环和特征测试：循环是指对电池单元和电池组进行多次充电和放电，以执行寿命和可靠性测试。特征是指详细地测量电池的技术特性。一般而言，两种测试均需要很长时间，通常会超过1天，而且仅在实验室对选择的一些电池样品进行测试。

功能测试：在交付给最终客户之前，为确保每个电池单元和电池组能够正常工作，制造之后必须对每个电池进行功能测试。为了缩短测试时间，功能测试是一个简化的测试，只包括一些必要的项目。

系统设计考虑和主要挑战

测试时间是决定锂电池生产率的一个重要因素。锂电池单元的一般化成时间是2个小时到5个小时，由于单元内部的材料属性，此时间无法压缩。为了同时测试许多电池以提高产量，锂电池测试仪的通道数很高，最高达到1024个通道或更多。此外，锂电池容量越高，则所需的充电电流越大。这意味着锂电池测试系统的功耗可能非常高，因此，锂电池测试仪的第一个挑战是提高能源利用效率。最近，开关测试仪越来越多，它实现了比传统线性测试仪更高的效率。此外，高级电池测试设备已经实现了能源循环利用技术。

锂电池测试仪的第二个挑战是对充放电循环进行更精确的控制。为了缩短充电时间，多数用户首先选择恒流（CC）充电模式，然后切换到恒压（CV）充电模式。这就要求精确控制恒流模式与恒压模式的转换，避免过冲（过充电）。此外，能源损耗产生的热量会引起漂移，影响系统的精度和安全性。

锂电池测试仪的第三个挑战是降低测试成本，以便与其它种类的电池竞争。除了测试仪本身的成本以外，测试时间和能耗也是测试成本的重要组成部分。锂电池测试仪设计者需要使用某些先进的拓扑结构和技术来降低成本，同时不影响精度。

充电或放电过程中，如果电池的温度超过额定值，电池寿命可能会缩短。最差情况下，过高的温度可能会导致电池破裂，甚至起火。鉴于这些原因，在充放电循环中，必须监测和控制锂电池单元的温度。

解决方案

现在行业内的常规线性设备与十年前处于同一水准，因此建议购买能量回馈型设备。目前行业内能量回馈型设备做的比较好的有

一、电路模块设计、通道独立可控，故障低，工作效率高

每个电路测试通道有独立的恒流源、恒压源、恒功率充或放电电路，且充、放电回路分别独立，每回路有独立的电池切断部件，采样模块化、抽屉式设计，充、放电工作模式通过2组MOS管实现无火花切换，解决了带保护板电池不能测试的难题，真正从硬件上实现通道之间的测试过程完全独立，互不干扰。

每个模块提供1个、2个独立可编程通道，多个模块通过串口并联可以组成一个机柜，维护方便。每台计算机允许挂接通道，以适应大规模生产测试上的应用。

每个功率模块均是独立的数字化程控电源，其内部集成了充放电控制、保护、数据采集、化成工艺、通信、显示等功能。功率模块间无任何相互的影响。普通检测设备多数采用一个单片机控制多路通道，复用AD/DC芯片，虽然可以实现通道的独立控制，但是相互间影响较大，系统性能低(如采样时间、分辨率、控制响应速度、通信速度等)，一旦公用器件出现问题，将造成多通道的故障。

二、测点高速采样、直流内阻可测

每通道通过2个AD同时采样，弃用传统51单片机而采用DSP单片机控制，可以实现高速采样，采样频率目前最高可以达到1秒采样100个测试点（最小10mS采集），满足电池对脉冲充、放电测试、直流内阻测试的要求。

直流内阻测试严格参照国家标准提供的测试方法，通过高速采样精确计算出来的直流内阻值为被测电池特性分析提供了重要的依据。

三、四极电极测量、精度到万

每个电池夹具都提供4个电极，其中2个电极用于测量输出电流，另外2

个电极用于测量电池电压。4电极测量不仅提高了测量精度，拜特目前电压、电流的最高测量精度可以达到±（0.1%FS)，满足研发人员对高精度的要求，而且还提供了对参比电极测量的支持，满足对电极材料的研究使用。

四、测量范围宽广、可达千伏万安

对于动力电池或者动力电池组，拜特可以根据客户要求提供测量电压0-400V，控制电流10uA-100A的超宽范围，真正解决客户对高电压、大电流电池的测试要求。

五、连续测量分选技术，提高工作效率

用DSP对恒流/恒压电源进行独立控制，设备上任意一只电池运行完成统一的编程表的所有工步后，可以立即更换另一只新的电池，继续按同一编程表对该电池进行充放电，而不必待到整台设备上的电池全部运行完成后再更换一批电池。此种工作模式可以提高操作者的工作效率、提高设备的利用率、节省了设备投资。初步估算，与其他常规设备相比，采用此设备可提高效率达30%以上。

六、智能操作监控技术，提高生产质量

智能操作监控技术：在对电池进行分选时，达到容限的电池的夹具上的二极管闪亮，提醒操作者可以取下该类电池并换上新电池。如果误摘它类电池或漏摘此类电池，软件会自动判断，台体发出报警。此功能解决了因人为因素摘错电池而质管部门无法控制、厂家多年受困扰而长期不能解决的问题。为质量管理提供了有效的设备基础，防误操作率可达100%，从而保证了电池的质量。

八、化成分融自动化方案

九、节能计算（以100A/5V，2000个通道计算）能量回馈型与常规设备节能分析

能量回馈型与常规设备参数对比充电模式