电子负载在锂离子电池测试系统中应用

1、电子负载在锂离子电池测试系统中应用摘要本文介绍了电子负载的基本工作原理，在锂离子电 池测试中，计算机技术与电子负载结合，提高了测试的自动 化水平，提高了工作效率。介绍了能量反馈式电子负载的基 本原理及其应用前景。关键词电子负载；锂离子电池；测试系统；能量反馈中图分类号tm73文献标识码a文章编号1674-6708(2012) 81-0140-02锂离子电池是近年新兴的一种二次电池，它具有容量 大、寿命长等优点，国内外纷纷开展了其相关研究与生产工 作，充放电性能的测试是研发生产中至关重要的环节，由于 锂离子电池的充放电过程比较复杂，比如要用到恒流模式、 恒压模式等，传统负载很难模拟这些过程。电子

2、负载是一种 新兴的电子装置，它不仅可以完美模拟恒压模式、恒流模式、 恒功率模式等，还具有调控方便，精度高和稳定性好的优点 1,同时易于与计算机技术结合，实现了控制自动化、数 据处理数字化。因此它广泛替代了传统负载，在锂离子电池 电性能测试设备中得到了大量应用。1电子负载工作原理电子负载通过控制功率mosfet或晶体管的导通量(量 占空比大小)，靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它能 够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现 模拟负载短路，模拟负载感性阻性和容性。下以恒流模式介 绍其工作原理：取样电阻r3端电压与给定基准电压信号vref输入由 op07构成的反相接放大器，将其输出端接

3、入mos管g极，构 成一个负反馈电路。当r3端电压大于vref时-in大于+in , op07减小输出，mos管导通能力下降，也就降了 r3上的电 流；r3端电压小于vref时-in小于+in , 0p07增大输出， mos管导通能力增强，也就加大了 r3上的电流。这样电路 最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。如图1所 示：图1恒流工作模式电路如要调节恒流值，可调节基准电压信号vref大小，采 用电位器可手动调节输出电流。如采用dac输入可实现数控 恒流电子负载。电子负载还有恒阻模式、恒功率模式等，传统的电子负 载均是以运放模拟运算电路位核心，经适当取样、变换、比 较、构成的反馈电路系

4、统。2电子负载在锂离子电池测试中的应用锂离子电池电气性能测试数据点多、精度要求高、测试 周期长，传统的手动测试不能满足实验室测试要求。近年来 随着计算机技术与电子负载的结合，特别是以labview、 labwindows/cvi虚拟仪器技术的发展，使其精度、稳定性、 工作效率、自动化水平有了质的飞跃2。使其在锂离子电 池电气性能测试中得到广泛应用。下面通过一则实例来介绍 锂离子电池测试系统的构成。工控机通过控制程控电源和电子负载，使其满足侧试条 件，同时采用数据采集器实时对原始数据采集，并通过软件 滤波技术和数学算法进行数据处理，得出测试结果。设计中 运用了 labwindows/cvi开发环

5、境。典型的锂离子电池自动 测试系统流程如图2所示：图2锂离子电池测试系统流程图工控机通过控制程控电源和电子负载达到充放电方式 的设置，如先恒压后恒流和先恒流后恒压控制等。电池电流、电压等参数通过放大调理电路，消除干扰。 通过模数采集卡将模拟信号转为数字信号输入程控机中，经 数据处理后屏幕显示或打印出来。3新型电子负载的展望随着社会经济的发展，低碳经济、节约资源，保护环境 势在必行。电源测试过程中大量电能被转化为热量逸散到环 境中造成了热污染，浪费了大量宝贵电能。能馈式电子负载 是一种新兴的装置，它能将电能返回电网，节省了电能。它 的一个典型控制流程图下所示：图3能馈电子负载控制流程图系统由逆变

6、、滤波、升压、控制系统四部分组成，逆变电路采用三相pwm整流器(vsr voltage sourcerectifier)为核心的整流电路，使输入电网的直流电转换 为正弦波交流电。lc滤波为高频噪声滤波器，用于滤去pwm 整流电路的开关噪声。升压电路将输出交流电压升髙，以便 将能量入电网。控制系统对输入电压电流的采样，通过同步 锁相电路使输出电压波形与电网保持同频、同相，保证输出 电流与电网电压反相，构成一个闭环的控制系统，使得系统 更加稳定、可靠3。4结论 电子负载具有精确、稳定、易于程控等特点，与计算机技术结合后，极大地提高了自动化水平，提高了工作效率， 在锂离子电池测试中得到了广泛应用，特别是能馈式电子负 载，通过以三相pwm整流器为核心的转换电路，将电池测试 过程中大部分电能反馈到电网，为企业节省大量能源开支, 低碳环保。具有很好的经济、社会效益，极具发展前途。参考文献 1董洁直流电子负载设计与制作d.安徽建筑工业学院毕业设计，2