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充放电测试的几种基本模式

来源: 电池招聘网 发布时间:2018-10-10 09:03:08浏览次数:352次

  放电测试模式

  充放电测试设备一般使用半导体器件作为通流元件,通过调整半导体器件的控制信号,可以模拟出恒流,恒压,恒阻等多种不同特性的负载。锂离子电池放电测试模式主要包括恒流放电、恒阻放电、恒功率放电等。在各放电模式下还可以分出连续放电和间隔放电,其中根据时间的长短,间隔放电又可以分为间歇放电和脉冲放电。放电测试时,电池根据设定的模式进行放电,达到设定的条件后停止放电,放电截止条件包括设定电压截止、设定时间截止、设定容量截止,设定负电压梯度截止等。电池放电电压的变化与放电制度有关,即放电曲线的变化还受放电制度的影响,包括:放电电流,放电温度,放电终止电压;间歇还是连续放电。放电电流越大,工作电压下降越快;随放电温度的增加,放电曲线变化较平缓。

  (1)恒流放电

  恒流放电时,设定电流值,然后通过调节数控恒流源来达到这一电流值,从而实现电池的恒流放电,同时采集电池的端电压的变化,用来检测电池的放电特性。恒流放电是放电电流不变,但是电池电压持续下降,所以功率持续下降的放电。图5就是锂离子电池恒流放电的电压和电流曲线。由于用恒电流放电,时间坐标轴很容易转换为容量(电流与时间的乘积)坐标轴。图8是恒流放电时电压-容量曲线。恒流放电是锂离子电池测试中最常使用的放电方式。

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  图8 不同倍率下的恒流恒压充电、恒流放电曲线(来源于参考文献)

  (2)恒功率放电

  恒功率放电时,首先设定恒功率的功率值P,并采集电池的输出电压U。在放电过程中,要求P恒定不变,但是U是不断变化的,所以需要根据公式I = P / U不断地调节数控恒流源的电流I以达到恒功率放电的目的。保持放电功率不变,因放电过程中电池的电压持续下降,所以恒功率放电中电流是持续上升的。由于用恒功率放电,时间坐标轴很容易转换为能量(功率与时间的乘积)坐标轴。图9是锂离子电池典型的恒功率充、放电曲线。

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  图9 不同倍率下的恒功率充、放电曲线

  恒流放电和恒功率放电对比

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  图10 不同倍率下的(a)充放电容量图;(b)充放电曲线图

  图10是磷酸铁锂电池两种模式下不同倍率充放电测试结果。根据图10(a)的容量曲线,恒流模式下随着充放电电流的增大,电池实际充放电容量均逐渐变小但变化幅度相对较小。恒功率模式下电池的实际充放电容量也随功率的增加而逐渐减小,且倍率越大,容量衰减越快。1 h 率放电容量较恒流模式为低。同时,当充放电倍率低于5 h 率时,恒功率条件下电池容量较高,而高于5 h 率时则恒流条件下电池容量较高。

  从图10(b)所示的容量-电压曲线可以看出,在低倍率条件下,磷酸铁锂电池两种模式容量-电压曲线接近,且充放电电压平台变化不大,但在高倍率条件下,恒流-恒压模式的恒压时间明显加长,且充电电压平台明显升高,放电电压平台明显降低。

  (3)恒阻放电

  恒阻放电时,首先设定恒定的电阻值R,采集电池的输出电压U,在放电过程中,要求R恒定不变,但是U是不断变化的,所以需要根据公式I=U/R不断地调节数控恒流源的电流I值以达到恒电阻放电的目的。电池的电压在放电过程是一直在下降的,电阻不变,所以放电电流I也是一个下降的过程。

  (4)连续放电、间歇放电和脉冲放电

  电池在恒电流、恒功率和恒电阻三种方式下放电的同时,利用定时功能以实现连续放电、间歇放电和脉冲放电的控制。图11 是典型脉冲充放电测试的电流曲线和电压曲线。

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  图11 典型脉冲充放电测试的电流曲线和电压曲线

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