如何设置可编程电源进行电池充放电循环测试？

进行电池充放电循环测试时，需通过可编程电源的编程功能模拟充电/放电曲线，并结合电子负载、数据记录及保护机制，实现自动化、高精度的测试流程。以下是具体设置步骤及关键注意事项：

一、测试前准备

1. 设备选型与连接
   • 可编程电源：选择支持双向输出（如Chroma 62000D系列）或搭配可编程电子负载（如ITECH IT8500+），实现充电/放电模式切换。
   • 连接方式：
     • 充电阶段：电源输出端连接电池正负极，设置输出电压/电流限制。
     • 放电阶段：电子负载连接电池正负极，设置恒流（CC）或恒电阻（CR）放电模式。
   • 辅助设备：温度传感器（监测电池表面温度）、数据采集卡（记录电压/电流/温度）、上位机软件（控制测试流程）。
2. 参数初始化
   • 电池参数：输入电池标称电压（如3.7V锂电池）、容量（如2000mAh）、充放电截止电压（如充电上限4.2V，放电下限2.5V）。
   • 测试条件：设定环境温度（如25℃±2℃）、循环次数（如500次）、充放电速率（如1C=2A）。

二、可编程电源设置步骤

1. 充电阶段设置

• 恒流-恒压（CC-CV）充电模式（以锂电池为例）：
  • CC阶段：
    • 设置电源输出电压为充电上限电压（如4.2V），电流为恒流值（如1C=2A）。
    • 启用电流源模式，确保充电电流恒定，直至电池电压达到4.2V。
  • CV阶段：
    • 切换电源为电压源模式，保持输出电压4.2V，电流逐渐下降至截止电流（如0.05C=0.1A）。
    • 设置充电终止条件：当电流≤0.1A时，自动停止充电。
  • 编程实现：
    • 通过上位机软件（如Chroma SoftPanel）编写序列程序，定义CC-CV切换逻辑。
    • 示例代码片段（伪代码）：

      pythonif battery_voltage < 4.2V:set_mode("CC", current=2A)else:set_mode("CV", voltage=4.2V)if current <= 0.1A:stop_charge()

2. 放电阶段设置

• 恒流（CC）放电模式：
  • 设置电子负载为恒流模式，电流为放电速率（如1C=2A）。
  • 启用低电压保护（LVP），当电池电压≤2.5V时自动终止放电。
  • 编程实现：
    • 通过电子负载的GPIB/LAN接口发送指令，动态调整放电电流。
    • 示例指令（SCPI命令）：

      :SOUR:CURR 2.0  # 设置放电电流2A:SENS:VOLT:PROT 2.5  # 设置低电压保护阈值2.5V:INIT:CONT ON  # 启动连续放电

3. 循环测试自动化

• 序列编程：
  • 使用可编程电源的序列功能（List Mode），定义充放电循环的时序。
  • 示例序列（1次循环）：

    
    

    步骤	模式	电压/电流	持续时间	终止条件
    1	充电（CC）	4.2V/2A	60min	电压≥4.2V
    2	充电（CV）	4.2V/0.1A	30min	电流≤0.1A
    3	静置	0V/0A	10min	无
    4	放电（CC）	2.5V/2A	60min	电压≤2.5V
    5	静置	0V/0A	10min	无

    
    

• 循环控制：
  • 通过上位机软件设置循环次数（如500次），并记录每次循环的充放电容量、效率等数据。
  • 示例代码（LabVIEW）：

    labviewFor i = 1 to 500:Call Charge_Sequence()  # 调用充电序列Call Discharge_Sequence()  # 调用放电序列Log_Data(i, capacity, efficiency)  # 记录数据End For

三、关键注意事项

1. 安全保护设置
   • 过压保护（OVP）：设置电源输出电压上限（如4.3V），防止电池过充。
   • 过流保护（OCP）：设置充电/放电电流上限（如2.5A），避免电流过大损坏电池。
   • 过温保护（OTP）：连接温度传感器，当电池温度≥55℃时暂停测试。
2. 数据记录与分析
   • 采样率：设置数据采集卡采样率≥1Hz，捕捉充放电曲线的细节（如电压平台期）。
   • 分析指标：计算每次循环的充放电容量、库仑效率（放电容量/充电容量×100%）、容量衰减率等。
   • 可视化工具：使用Python（Matplotlib）或Excel生成容量-循环次数曲线，评估电池寿命。
3. 环境控制
   • 温度一致性：将电池及测试设备置于恒温箱（如25℃±1℃），避免温度波动影响测试结果。
   • 通风要求：确保测试区域通风良好，防止电池热失控引发安全隐患。

四、典型应用案例

案例1：动力电池循环寿命测试

• 需求：验证某款48V锂电池在1C充放电速率下的500次循环寿命。
• 方案：
  1. 使用Chroma 62012D双向电源模拟充电/放电，设置CC-CV充电（4.2V/2A）和CC放电（2.5V/2A）。
  2. 通过序列编程实现500次循环，每次循环后静置10分钟。
  3. 记录每次循环的充放电容量，生成容量衰减曲线。
• 结果：测试发现电池在300次循环后容量衰减至80%，500次后衰减至65%，符合设计要求。

案例2：消费电子电池快充测试

• 需求：评估某款手机电池在30分钟内从0%充至80%的快充性能。
• 方案：
  1. 使用ITECH IT6500C电源设置分段充电曲线：
     • 0-10分钟：5V/3A（15W）
     • 10-20分钟：9V/2A（18W）
     • 20-30分钟：12V/1.5A（18W）
  2. 通过电子负载模拟手机放电负载（如0.5A恒流）。
  3. 记录充电时间、温度变化及电池健康状态（SOH）。
• 结果：电池在28分钟内充至80%，温度峰值42℃，SOH衰减<1%，满足快充标准。