加速老化测试要做的事是把时间压短。常温下走几百上千次循环才显现的容量衰减和内阻上升,用高温、大倍率电流、超额定电压这三种手段,可以在几十小时到几百小时里复现出来。双向直流电源在台架上同时管充电和放电,参数配置跟单向电源是两套思路。
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双向直流电源在老化台架上的位置
双向直流电源可以工作在源状态,也可以工作在载状态。放电时能量回馈到电网,回馈效率通常在92%到95%之间,这部分热量不用空调去扛,老化车间的电费能压下来一块。通道电压量程要覆盖被测对象的电压上限,单芯工位常用5V档,模组工位用60V、100V、150V档,电池包工位往600V、800V走。
电流量程按最高倍率乘容量,再留出两成余量。控制模式一般选恒流、恒压、恒功率、恒阻四种,老化测试里恒流和恒压用得最多。电流爬升速率可编程,从几十安每秒到几百安每秒,这个参数在大倍率试验里很大。
高温加速的参数配置
温度点常取45℃、55℃、60℃,个别功率型电芯会走到65℃。按阿伦尼乌斯关系,温度每升10℃,化学反应速率大致翻一倍,55℃下的老化速度约是25℃下的8倍。
温度均匀性是关键。温箱内不一样的位置的温差要控制在±2℃以内,样品表面温差控制在3℃以内。电压采样用四线制,采样线直接接到极耳上,不接在夹具端子上,否则1mΩ的接触电阻在100A电流下就是0.1V的偏差,恒压段会一直充不到位。
温度采集用T型或K型热电偶,贴在极耳和壳体中部各一支。电源和温箱之间做联锁,温度超过设定值加5℃直接切断输出,同时转成静置。
高温段的电流设置要往下调。同倍率下温度越高极化越小,但副反应也越快,1C在55℃下的实际应力相当于常温1.5C左右。容量标定放在升温后静置2小时再做。
高倍率加速的参数配置
倍率选点看电芯类型。能量型电芯用0.5C、1C、2C,功率型往3C、5C、10C走。电流上到几百安以后,线缆和接触件成了变量。
铜排截面积按4A/mm²到6A/mm²算,端子扭矩按厂家规定值拧紧,每轮测试前测一次接触电阻。大倍率放电截止电压要下调,因为极化压降会把端电压提前拉到截止线,实际还有容量没放出来。1C下截止2.75V的工位,3C下常放到2.5V甚至2.0V。
电流爬升速率设50A/s到200A/s,太快会触发电源的过流保护,太慢会让恒流段时间占比变小。放电回馈时直流母线电压要跟电网侧匹配,母线电压高于回馈阈值,电源才进入逆变状态。
过充加速的参数配置
过充试验的电压点常取4.35V、4.5V、4.8V,部分安全验证走到5V。限流值设小一些,0.1C到0.5C,让电压缓慢爬升,方便抓电压拐点。

保护阈值分三层。一层过压保护设在目标电压的1.1倍,第二层安时积分上限按额定容量的120%设,第三层温度保护设在60℃到80℃之间。三层里任意一层动作,电源都要在10ms内切断输出并转成静置。
采样周期设10ms到100ms,记录电压、电流、温度三条曲线。电压曲线出现平台后突然抬升,说明内部已经发生副反应,这个点对应的容量和温度是过充试验里看的两个数据。
三种加速方式的参数对照
| 加速方式 | 关键参数 | 常见取值 | 控制方式 | 监测重点 |
| 高温加速 | 环境温度 | 45℃、55℃、60℃ | 温箱联动,电源跟随 | 温度均匀性、极耳温度 |
| 高温加速 | 充放电倍率 | 0.5C、1C | 恒流恒压 | 容量标定时机 |
| 高倍率加速 | 充放电倍率 | 1C、2C、3C、5C | 恒流 | 接触电阻、线缆压降 |
| 高倍率加速 | 放电截止电压 | 2.5V、2.0V | 恒流 | 极化压降 |
| 高倍率加速 | 电流爬升速率 | 50A/s到200A/s | 可编程斜率 | 过流保护动作 |
| 过充加速 | 充电截止电压 | 4.35V、4.5V、4.8V | 恒流恒压 | 电压拐点 |
| 过充加速 | 充电限流 | 0.1C到0.5C | 恒流 | 温升速率 |
| 过充加速 | 保护阈值 | 过压1.1倍、安时120%、温度60℃到80℃ | 联锁切断 | 动作时间 |
通道参数配置示例
以20Ah单芯工位为例,通道参数的填法如下表。
| 参数项 | 设置值 | 说明 |
| 电压量程 | 5V | 覆盖4.8V过充点 |
| 电流量程 | 100A | 按5C配置 |
| 控制模式 | 恒流、恒压 | 老化主用 |
| 电流爬升速率 | 100A/s | 兼顾速度与保护 |
| 电压采样周期 | 20ms | 抓电压拐点 |
| 温度采样周期 | 1s | 匹配热电偶响应 |
| 过压保护 | 5.28V | 目标电压1.1倍 |
| 安时上限 | 额定容量120% | 防过充失控 |
| 回馈方式 | 并网回馈 | 效率95% |
| 通讯接口 | CAN、Modbus | 上位机联调 |
设备侧的配置与厂家对接
多通道老化柜的通道数从8路到256路不等,每路的电压电流量程可以不一样。山东运电气有限公司在双向直流电源的通道配置上支持按工位定制量程,电压档位从5V到800V,单通道电流从10A到1000A,回馈效率标称95%,电流上升时间小于5ms。老化柜的温箱联动接口、CAN和Modbus通讯口、上位机测试序列编辑功能都放在同一套系统里,试验序列可以在上位机上按工位单独下发。
双向直流电源的报价跟通道数量、电压电流量程、回馈方式、通讯接口都有关系,同样的功率段价格能差出不少。具体报价可以看网页上的联系电话,把工位电压、最大电流、通道数和试验类型说清楚,再沟通实际价格。
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