前言


隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電池被廣泛用于移動電話、尋呼機、聽力器、電子工具，甚至衛(wèi)星上。根據(jù)電池所使用的不同行業(yè)，其測試也根據(jù)其化學(xué)特性、尺寸、特殊用途而有所區(qū)別。二次電池(可充電電池)一般需要進行放電－充電測試過程。二次電池的放電特性是其容量和壽命的重要指標(biāo)，在產(chǎn)品測試過程中，進行充放電可用來確保其質(zhì)量，同時應(yīng)保證測試電池不被短路。

典型的電池充放電測試應(yīng)包括程控電源、電子負(fù)載、電壓表、電流表。而Keithley2400系列數(shù)字源表由于可激勵并測試電流和電壓，故僅一臺儀器便可完成測試過程，從而節(jié)省了空間和編程時間。


測試原理


二次電池根據(jù)不同應(yīng)用可采用不同方法進行充放電測試，本文采用恒壓或恒流方法。

使用恒壓方法，程控電壓源提供一固定電壓，該值與電池電壓相等。電壓源的電流可限定為一安全充電電流值。當(dāng)電池充滿時，電流會降低直至為零(或近似為零)。出于對電池安全考慮，不要過量充電。過量充電使電壓低于一規(guī)定的限值，會增長充電時間或損壞電池。

采用恒流方法，程控電流源可提供一額定的電流。電流源將連續(xù)對電池進行充放電直至其到達一電壓值。

可用恒流方法來定義電池容量(C)。該容量是電池流出電流對時間的積分，從t=0開始到規(guī)定的cut-off電壓為止。表達式為：C=∫ tid t，其單位為安培小時，同時注明負(fù)載電流。如：500mA.hour的電池,在50mA下放電,并放電至0.1C(或C/10)，500mAh@50mA的電池，可給10mA的負(fù)載供電50小時。影響電池容量的因素包括電池尺寸、化學(xué)物質(zhì)、溫度、放電比率等。


測試過程


把源表作為恒壓源進行充放電 使源表處于恒壓方式，可同時測試電流或電壓。電壓源可根據(jù)電池要求設(shè)定到所要求的值，鉗位電流值也可適當(dāng)設(shè)定。當(dāng)源表使電池充電或放電到達相應(yīng)的電壓值，該儀器便處于電流鉗位狀態(tài)，直到電池達到所要求的電壓。

把源表作為恒流源進行充放電

當(dāng)源表處于恒流時，可同時測量電壓/電流。首先對該儀器進行電流輸出的設(shè)定。當(dāng)充電時，采用正電流；當(dāng)放電時，使用負(fù)電流。其鉗位電壓也可進行適當(dāng)設(shè)定。

在充電方式下，鉗位電壓設(shè)定成電池電壓，源表作為恒電流輸出，直到到達設(shè)定電壓值。在該點時，儀器將處于鉗位狀態(tài)，而變成恒壓源。在放電方式下，鉗位電壓應(yīng)高于電池電壓。如果其低于或等于電池電壓，源表將鉗位而使電流變大。

放電過程自動測試

由于充放電過程需持續(xù)幾個小時，故用計算機程控源表自動完成測試。

使用脈沖電流進行充放電

在手機及尋呼機中，二次電池在使用中其負(fù)載電流為數(shù)字信號，故電池要求采用脈沖電流方式進行充放電。

用2400系列源表來產(chǎn)生脈沖電流

例1：產(chǎn)生脈沖電流并監(jiān)控電壓

該例中，電流峰值為-1A(6.7ms)，休眠電流為-0.2A(13.3ms)，間隔為20ms。在該例中，對電壓進行監(jiān)控，并與設(shè)定值進行比較，一旦電壓到達規(guī)定值，輸出電流便關(guān)掉。

例2：按GSM標(biāo)準(zhǔn)對手機電池的測試

根據(jù)GSM協(xié)議，電池發(fā)生的脈沖電流為幾微秒或幾百毫秒。源表可輸出該脈沖電流波形，同時需另一塊源表進行電壓測試。


多個電池測試


由于電池充放電過程需幾個小時，故需要對若干電池進行同時測試。在圖1中，可對40個電池進行測試。

用一獨立的電壓表來對各個電池進行監(jiān)測，源表輸出為10mA,同時給40個電池供電。Keithley2000表(6{1}\over{2}DMM)對每個電池電壓進行監(jiān)測,并可將測量值與設(shè)定值進行比較，同時可用計算機實現(xiàn)自動測試。