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双向直流电源电池过充测试如何开展(过充电压/电流/时间设置)

发布时间: 作者: 电源硬件工程师 分类:电源技术知识库

电池过充测试是把电芯或电池组充到高于正常充电上限的电压,观察电压、温度、外观变化以及保护电路的动作情况。早期做这类试验,用一台单向直流电源加一台电子负载,充电时接电源,放电时换线接负载。现在许多实验室改用双向直流电源,源和载在同一台机器里,充电和放电自动切换,回馈机型把放电的电量送回电网。下面按实际操作顺序,把过充电压、过充电流、过充时间的设置方法写清楚。

测试前要确认的电池参数

拿到样品先确认四件事:电芯体系、标称电压、正常充电上限电压、容量与串并结构。整组过充截止电压由单节设定值乘以串数得出。例如16串磷酸铁锂,单节按4.5V设置,整组就是72V。容量决定电流倍率的绝对值,1C对10Ah电芯就是10A,对50Ah电芯就是50A。

接线时,双向直流电源的输出端接电池组正负极,电压采样线单独走一路,直接夹在电池端子上。采样点放在电源输出端子上,大电流回路的线损会把采集电压抬高,实际到电池的电压偏低,测试结果会偏松。

过充电压设置

过充电压的取值依据是电池体系的充电上限,上浮一定幅度,同时给保护板留出动作窗口。设置过高,保护板可能在恒流段就切断,测不到后面的恒压保持过程;设置过低,电池还没进入真正的过充状态。

电池体系标称电压正常充电上限过充试验单节电压常见串数
磷酸铁锂3.2V3.65V4.2V~5.0V4S、8S、16S
三元锂3.6V~3.7V4.2V4.6V~5.0V10S、13S
钴酸锂3.7V4.2V4.5V~5.0V1S、2S
钛酸锂2.4V2.8V3.5V~4.0V6S、7S

电源的电压精度和纹波同样要算进去。做单节电芯试验时,电源输出纹波在几十毫伏量级,会把4.5V的设定值拉到4.45V附近,采样线接在电池端子上可以减小这部分误差。

过充电流设置

过充电流用容量倍率表示,记作C。倍率越大,升压段越短,产热越集中,对电源的恒流精度和响应速度要求越高。双向直流电源的电流上升沿一般在毫秒级,切换到恒压时不会出现电流过冲。

倍率1Ah电芯对应电流适用场景到达截止电压大致用时
0.2C0.2A保护板动作点确认4h以上
0.5C0.5A常规摸底2h左右
1C1A标准过充项目1h左右
2C2A加速试验30min左右
3C3A极限条件15min~25min

恒流段的电流设定值要低于电源的额定电流,留出20%以上余量。电池组串数多、容量大的场合,电流上到几百安,电源的并联扩容和均流能力直接决定电流能不能稳住。

过充时间设置

时间分三段:升压段、恒压保持段、总时长上限。升压段由电流和容量决定,不需要单独设定。恒压保持段从电压到达截止值开始计时,常见取值30min、60min、120min。总时长上限由电源内部的定时器控制,到点自动停机,防止无人值守时长时间通电。

阶段设置方式常见取值
升压段恒流充电至过充截止电压由倍率和容量决定
恒压保持段到达截止电压后恒压计时30min、60min、120min
总时长上限电源定时停机2h、4h、8h

保持段内电流会自然衰减。电流降到设定值的10%以下仍然继续通电,属于过充工况的延续,这段时间的温度和电压数据要完整记录。

一次完整过充测试的操作流程

步骤操作内容关键参数
1电池称重、拍照、测开路电压记录初始状态
2连接电源输出线与采样线采样线接电池端子
3设置过压、过流、过温保护OVP高于截止电压5%
4启动充电,恒流升压按设定倍率
5到达截止电压转恒压保持设定时间
6监控电压与温度每分钟记录一次
7停机、静置、复测静置1h后测电压

双向直流电源在放电方向的能力,让测试结束后可以把电池按设定电流放到安全电压,不用再外接负载。充放电切换在同一台设备内完成,切换过程中电压没有断点。

数据记录与结果判定

需要记录的曲线包括整组电压、单节电压、电流、温度、时间。判定看三方面:保护板是否在设定点动作,电池外观有无鼓胀、漏液、冒烟,静置后的电压回落幅度。整组电压在保持段内的波动,可以反映电源恒压精度和保护电路的一致性。

设备选型与厂家

过充测试对电源的要求集中在三点:电压电流可编程、充放电无缝切换、长时间运行稳定。山东运电气有限公司的双向直流电源覆盖宽范围电压输出,支持恒流恒压恒功率模式,内置过压过流过温保护,配上位机软件可以直接编辑过充电压、过充电流、过充时间的多段程序,数据导出后能直接画曲线。电池包、模组、电芯级别的过充、过放、循环工步都能在一台设备上跑完。具体型号的电压电流档位、回馈效率、通道数量,可以看网页上留的联系电话,接通后说明测试对象和参数范围,由技术人员对接实际报价。

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电源硬件工程师

丰富的电力电子电源硬件工作经验,熟练 DC‑DC、DC‑AC、AC‑AC 功率变换电路设计,负责原理图设计、器件选型、变压器电感等磁性元件计算设计、PCB布局布线 1、专注电力电子电源硬件开发,熟悉逆变、稳频稳压、电池均衡硬件电路 2、精通功率拓扑、磁性器件设计、PCB、热设计、EMC 电磁兼容 3、独立完成原理图、BOM、PCB、样机调试、故障排查与整改 4、参与电源产品测试验证、认证、样机转量产工作 5、擅长处理大电流、高压功率电源硬件实际工程问题

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