ADI锂电池测试设备方案。

应用介绍

与其他化学电池相比,锂电池有许多优点.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,自放电速率更慢.锂电池已被广泛用作智能手机和笔记本电脑等现代电子设备的充电电池.由于对清洁能源的需求,锂电池最近在大功率应用中变得流行,例如电动汽车、电动工具和能量存储.

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

成型和分级:电池单元组装后,每个单元必须经历至少一个精确控制的充放电循环,以激活工作材料并将其转化为可用形式.电池供应商也可以利用这一过程,根据可选规格将电池单元划分为不同的性能组进行销售,这就是所谓的"分级".

以及循环测试:循环是指对电池单元和电池组进行多次充放电,以进行寿命和可靠性测试.特性是指详细测量电池的技术特性.一般来说,这两种测试都需要很长时间,通常超过一天,只有一些选定的电池样本在实验室进行测试.

功能测试:在交付给最终客户之前,为了确保每个电池单元和电池组能够正常工作,制造后必须对每个电池进行功能测试.为了缩短测试时间,功能测试是一种简化的测试,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重要因素.锂电池电芯的通用时间为2小时至5小时,由于电芯内部的材料特性,无法压缩.为了同时测试多个电池以提高输出,锂电池测试仪的通道数非常高,可达1024个通道以上.此外,锂电池的容量越高,所需的充电电流就越大.这意味着锂电池测试系统的功耗可能很高,所以锂电池测试仪的首要挑战是提高能量利用效率.近年来,开关测试仪越来越多,比传统的线性测试仪效率更高.此外,先进的电池测试设备实现了能量回收技术.

锂电池测试仪的第二个挑战是更精确地控制充放电周期.为了缩短充电时间,大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.因此,需要精确控制恒流模式和恒压模式之间的转换,以避免过冲(过充).此外,能量损失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,以便与其他类型的电池竞争.除了测试仪本身的成本,测试时间和能耗也是测试成本的重要组成部分.锂电池测试仪的设计者需要使用一些先进的拓扑和技术,在不影响精度的情况下降低成本.如果电池在充电或放电过程中温度超过额定值,电池寿命可能会缩短.在最坏的情况下,过高的温度可能会导致电池损坏甚至着火.鉴于这些原因,有必要在充电和放电循环期间监控和控制锂电池单元的温度.

ADI解决方案.

ADI解决方案的价值主张:

1.一站式供应商,提供锂电池测试设备信号链所需的最完整的产品组合,如放大器、ADC、DAC、隔离器、处理器等.

2.2、ADI产品的兼容性支持多平台之间的移植设计.例如,引脚兼容的电平设置DAC提供多种不同的分辨率.

3.片内集成优化了信号链性能,并将电路板空间和物料清单成本降至最低.例如,仪表放大器和差分放大器集成了高性能运算放大器和电阻,以实现出色的CMRR和漂移性能.

4.丰富的设计资源,包括易用的仿真工具(ADIsimPower、DIFfAmpCalc)、ADI中国技术论坛中的论坛、满满的评估板等.