應(yīng)用簡介

相對于其它化學(xué)電池，鋰電池具有許多優(yōu)勢。例如，與鎳氫電池或鎳鎘電池相比，鋰電池更輕，沒有記憶效應(yīng)，并且自放電速率更慢。鋰電池已被廣泛用作智能手機(jī)和筆記本電腦等現(xiàn)代電子設(shè)備的充電電池。由于清潔能源要求，在電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具和能量儲(chǔ)存等高功率應(yīng)用中，鋰電池最近也頗受歡迎。

隨著鋰電池的快速增長，制造過程中使用的測試設(shè)備也變得非常重要。鋰電池測試設(shè)備的典型功能如下所示

化成和分級：電池單元組裝完成后，各單元必須經(jīng)歷至少一個(gè)精確控制的充放電循環(huán)以激活工作材料，將其轉(zhuǎn)化成可用形式。電池供應(yīng)商還可以利用此過程將電池單元分為不同的性能組別，以便根據(jù)可選規(guī)格進(jìn)行銷售，這稱為“分級”。

循環(huán)和特征測試：循環(huán)是指對電池單元和電池組進(jìn)行多次充電和放電，以執(zhí)行壽命和可靠性測試。特征是指詳細(xì)地測量電池的技術(shù)特性。一般而言，兩種測試均需要很長時(shí)間，通常會(huì)超過1天，而且僅在實(shí)驗(yàn)室對選擇的一些電池樣品進(jìn)行測試。

功能測試：在交付給最終客戶之前，為確保每個(gè)電池單元和電池組能夠正常工作，制造之后必須對每個(gè)電池進(jìn)行功能測試。為了縮短測試時(shí)間，功能測試是一個(gè)簡化的測試，只包括一些必要的項(xiàng)目。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮和主要挑戰(zhàn)

測試時(shí)間是決定鋰電池生產(chǎn)率的一個(gè)重要因素。鋰電池單元的一般化成時(shí)間是2個(gè)小時(shí)到5個(gè)小時(shí)，由于單元內(nèi)部的材料屬性，此時(shí)間無法壓縮。為了同時(shí)測試許多電池以提高產(chǎn)量，鋰電池測試儀的通道數(shù)很高，最高達(dá)到1024個(gè)通道或更多。此外，鋰電池容量越高，則所需的充電電流越大。這意味著鋰電池測試系統(tǒng)的功耗可能非常高，因此，鋰電池測試儀的第一個(gè)挑戰(zhàn)是提高能源利用效率。最近，開關(guān)測試儀越來越多，它實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)線性測試儀更高的效率。此外，高級電池測試設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了能源循環(huán)利用技術(shù)。

鋰電池測試儀的第二個(gè)挑戰(zhàn)是對充放電循環(huán)進(jìn)行更精確的控制。為了縮短充電時(shí)間，多數(shù)用戶首先選擇恒流(CC)充電模式，然后切換到恒壓(CV)充電模式。這就要求精確控制恒流模式與恒壓模式的轉(zhuǎn)換，避免過沖(過充電)。此外，能源損耗產(chǎn)生的熱量會(huì)引起漂移，影響系統(tǒng)的精度和安全性。

鋰電池測試儀的第三個(gè)挑戰(zhàn)是降低測試成本，以便與其它種類的電池競爭。除了測試儀本身的成本以外，測試時(shí)間和能耗也是測試成本的重要組成部分。鋰電池測試儀設(shè)計(jì)者需要使用某些先進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和技術(shù)來降低成本，同時(shí)不影響精度。

充電或放電過程中，如果電池的溫度超過額定值，電池壽命可能會(huì)縮短。最差情況下，過高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致電池破裂，甚至起火。鑒于這些原因，在充放電循環(huán)中，必須監(jiān)測和控制鋰電池單元的溫度。

ADI公司解決方案

ADI解決方案的價(jià)值主張：

1,一站式供應(yīng)商，提供鋰電池測試設(shè)備信號鏈所需的最齊全產(chǎn)品組合，像放大器、ADC、DAC、隔離器和處理器等。

2,ADI產(chǎn)品的兼容性支持在多個(gè)平臺(tái)之間移植設(shè)計(jì)，例如，引腳兼容的電平設(shè)置DAC提供多種不同的分辨率。

3,片內(nèi)集成優(yōu)化信號鏈性能并使電路板空間和BOM成本最小，例如，儀表放大器和差動(dòng)放大器集成高性能運(yùn)算放大器和電阻，以實(shí)現(xiàn)出色的共模抑制比(CMRR)和漂移性能。4,豐富的設(shè)計(jì)資源，包括易于使用的仿真工具(ADIsimpower、DiffAmpCalc)、ADI中文技術(shù)論壇中的討論區(qū)、完全填充的評估板等。

5,CircuitsfromtheLab、實(shí)驗(yàn)室電路是經(jīng)過測試的參考電路，有助于加速設(shè)計(jì)，同時(shí)簡化系統(tǒng)集成，幫助并解決當(dāng)今模擬和混合信號設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)?；诰W(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)工具可以優(yōu)化定制設(shè)計(jì)的性能。本文最后還提供了一些基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)示例。

系統(tǒng)框圖

鋰電池測試系統(tǒng)的高層次概貌如下所示。