隨著鋰離子電池在無(wú)人機(jī)、電動(dòng)汽車（EV）和智慧電網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，電池制造商也在試著利用現(xiàn)代科技和化學(xué)技術(shù)來(lái)挑戰(zhàn)電池測(cè)試和制造能力的極限。如今，每塊電池?zé)o論大小、性能和壽命都是在制造過(guò)程中決定的，而測(cè)試設(shè)備都是針對(duì)特定電池設(shè)計(jì)的。

德州儀器電池測(cè)試器解決方案

德州儀器指出，由於鋰離子電池市場(chǎng)涵蓋了所有的形狀和容量，因此很難制造出一種單個(gè)、整合的測(cè)試器，來(lái)處理不同的容量、電流和實(shí)體形狀，同時(shí)具有所需的準(zhǔn)確度和精密度。鑒於市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池的需求越來(lái)越多樣化，開(kāi)發(fā)高性能、靈活的測(cè)試解決方案成了迫切的需求，從而最大限度權(quán)衡利弊，并實(shí)現(xiàn)成本效益。

鋰離子電池具有多種尺寸、電壓和應(yīng)用范圍，其最初設(shè)計(jì)用於相對(duì)較小的設(shè)備，如筆記型電腦、手機(jī)和其他可攜式電子裝置。現(xiàn)在的外形尺寸則大了很多，應(yīng)用於各種大型設(shè)備，如電動(dòng)汽車和太陽(yáng)能電池儲(chǔ)存。這意味著更大的串／并聯(lián)電池組擁有更高的電壓和更大的容量，物理體積也更大。例如，一些電動(dòng)汽車的電池組可以配置多達(dá)100個(gè)串聯(lián)和超過(guò)50個(gè)并聯(lián)配置。

堆疊電池并不是什麼新事物，但由於電池組體積更大，測(cè)試變得更加復(fù)雜，可能會(huì)影響整體性能。

德州儀器指出，無(wú)論是何種終端設(shè)備，電池組中的電池以串聯(lián)和并聯(lián)方式堆疊得越多，問(wèn)題就越嚴(yán)重。顯而易見(jiàn)的解決方案是確保每塊電池的制造完全相同，并將相同的電池組合在同一個(gè)電池組中。但是，由於電池阻抗和容量固有的制造工藝差異程度不同，使得測(cè)試變得至關(guān)重要。

為了使整個(gè)電池組的性能達(dá)到最隹水準(zhǔn)，每塊電池必須與其相鄰電池幾??相同。電池會(huì)相互影響，因此如果某一系列中的一塊電池容量較低，電池組中的其他電池都將低於最隹狀態(tài)，因?yàn)樗鼈兊娜萘繒?huì)被電池監(jiān)測(cè)和再平衡系統(tǒng)降級(jí)，以匹配性能最低的電池。在電動(dòng)汽車中，這會(huì)導(dǎo)致有效的整體可用電池組容量減少，從而降低車輛的續(xù)航里程。此外，低容量電池的退化也會(huì)加速，因?yàn)樵诎踩Ｗo(hù)措施起效前，它就在充電和放電結(jié)束時(shí)達(dá)到了過(guò)高的電壓。

德州儀器指出，由於鋰離子電池具有極為密集的儲(chǔ)能容量，如果充電和放電不當(dāng)，可能會(huì)引起火災(zāi)和爆炸。在制造和測(cè)試過(guò)程中，這種儲(chǔ)能技術(shù)要求非常高的準(zhǔn)確度，許多新興應(yīng)用進(jìn)一步加劇這一要求。就形狀、尺寸、容量和化學(xué)成分而言，鋰離子電池的種類更為廣泛，反之其也會(huì)影響測(cè)試設(shè)備，制造商為了不同的鋰離子電池選擇合適的測(cè)試設(shè)備會(huì)增加測(cè)試成本。

準(zhǔn)確度顯然是一項(xiàng)必備能力，不僅意味著能將大電流控制準(zhǔn)確度保持在非常低的水準(zhǔn)，還包括在充電和放電模式間及在不同電流水準(zhǔn)間快速切換的能力。電池制造商還希??將測(cè)試過(guò)程和設(shè)備用作為創(chuàng)新工具，使其在市場(chǎng)上創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，例如修改充電演算法以提高容量。

如今的測(cè)試器針對(duì)特定的電池尺寸進(jìn)行了優(yōu)化，所以在創(chuàng)建一個(gè)能處理高電流的測(cè)試器時(shí)會(huì)涉及許多方面。然而，許多工廠并不只生產(chǎn)一種電池，它們可能會(huì)為一個(gè)客戶生產(chǎn)一整套大型電池，同時(shí)滿足這些電池所需的所有測(cè)試要求，也可能為一個(gè)智慧型手機(jī)客戶生產(chǎn)一套更小電流的小型電池。

德州儀器點(diǎn)出，這就是測(cè)試成本上升的原因電池測(cè)試器針對(duì)電流進(jìn)行了優(yōu)化。在試圖適當(dāng)優(yōu)化單個(gè)整合的測(cè)試解決方案時(shí)，仍存在許多沖突的需求。雖然目前還沒(méi)有解決所有鋰離子電池種類的萬(wàn)用測(cè)試方案，但他們已經(jīng)提出了一種叁考設(shè)計(jì)，在不影響準(zhǔn)確度和精確度的前提下，可以最大程度地權(quán)衡取舍。

適用大電流應(yīng)用的高準(zhǔn)確度測(cè)試解決方案

在眾多鋰離子電池需求市場(chǎng)上，為了滿足精確且全尺寸充放電電流控制準(zhǔn)確度，針對(duì)50A、100A和200A等應(yīng)用，德州儀器模組化電池測(cè)試器叁考設(shè)計(jì)特別組合了50A和100A電池測(cè)試設(shè)計(jì)，用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)能夠達(dá)到200A最大充放電水準(zhǔn)的模組化版本。

TI指出，針對(duì)高電流應(yīng)用的電池測(cè)試器叁考設(shè)計(jì)，采用??流(CC)??壓(CV)控制環(huán)路以支援高達(dá)50A的充放電率。該叁考設(shè)計(jì)利用多相雙向電流控制器 LM5170-Q1來(lái)調(diào)節(jié)流入或流出電池的電流，而零漂移、36V、軌對(duì)軌輸出(Rail-to-Rail-Out)儀表放大器INA188則調(diào)節(jié)流入或流出電池的電流。INA188實(shí)現(xiàn)并監(jiān)控??流控制環(huán)路，由於電流可能往任一方向流動(dòng)，因此SN74LV4053A多工器可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)INA188的輸入。

此特定方案透過(guò)將幾個(gè)關(guān)鍵的TI技術(shù)整合在一起，為需要更高電流或多階段應(yīng)用，創(chuàng)建一個(gè)可修改的平臺(tái)，展示建立一個(gè)具成本效益測(cè)試解決方案的可行性。這靈活、具有前瞻性的解決方案不僅滿足了當(dāng)今的需求，而且預(yù)測(cè)了未來(lái)汽車電池的增長(zhǎng)趨勢(shì)，將很快增加對(duì)測(cè)試器電流能力超過(guò)50A的需求。

德州儀器用於50A、100A和200A應(yīng)用的模組化電池測(cè)試器解決了鋰離子電池測(cè)試設(shè)備的高精度，大電流和靈活性問(wèn)題。該叁考設(shè)計(jì)涵蓋了各種可用的電池形狀、尺寸和容量，能夠應(yīng)對(duì)新興應(yīng)用，如電動(dòng)汽車和太陽(yáng)能發(fā)電廠的大型電池組以及智慧型手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品中常見(jiàn)的小尺寸電池。

德州儀器鋰離子電池測(cè)試的叁考設(shè)計(jì)能投資較低電流的電池測(cè)試設(shè)備且以并聯(lián)使用，不需在不同電流水平的多種架構(gòu)中進(jìn)行昂貴的投資。能在各種電流范圍內(nèi)使用測(cè)試設(shè)備，最大程度優(yōu)化對(duì)電池測(cè)試設(shè)備的投資，降低總體成本，并為適應(yīng)不斷變化的鋰離子電池測(cè)試需求提供靈活性。