广泛使用移动电子设备推动了电池测试的需求

众所周知，笔记本电脑、智能手机和MP3等移动电子设备每年的消费成几何级数在增长，这样用于这些电子设备相应电池质量问题的检测设备需求也在日益剧增，标准的测试仪器广泛用于电池的抽检、生产和越来越多的重检测试。

最近，许多移动电子设备大量使用单片电池或特殊的电池组，例如：iPhone。此外使用充电电池的电子设备已渗透到我们生活的各个领域，从电动牙刷到电动自行车，这就要求我们长期不断地建立电池的质量检测。

进行电池测试在以下两个工业领域是最基本的工作：电池生产商和电池供电产品的制造商，他们需要核心考虑电池以下两个方面：1、与电池安全特征有关的各种技术规格；2、电池本身工作的技术参数，像内阻（Ri）、容抗和充电次数等。

HM8143全能电源：屏幕左边是电流源，右边是负载、吸收电流

安全第一

根据国际标准，在校准实验室需要对电池的安全指标进行全方位的检测，安全检测的目的是为了避免因为偶然事件或错误操作导致对人体或材料产生损坏。电池安全主要检测机械、化学和电应力，核心为以下指标：外力变形、150℃过热变形、保护电路失效后各种各样的短路测试和过充测试、带载能力（不管过载多大，电池都不应发生爆炸或燃烧）。

在电池的生产过程中，即使掺入微量的杂质，都会影响电池的安全性能。也许，关于电池“质量问题”安全方面不断重复的消息，已造成了对公共利益巨大的影响。因此，如果电池性能检测不符合标准产品的性能偏差，这样安全就会马上存在危险。

产品运行时进行性能检测

在电子设备使用几个月后，产品性能严重下降，我们不都是比较生气或沮丧吗？产品的可靠对电池生产商和设备制造商带来了巨大的挑战，它们往往需要大量验证电池的性能，例如：500次充电周期、30mΩ内阻、1000mAh性能等等。如果电池性能出现问题，对客户而言不仅仅是几个月短寿命的表面问题，大部分客户会严重抱怨，并且对产品产生很严重的负面影响。

像镍氢电池、锂离子电池、锂聚合电池等各种电池技术都具有不同的优缺点。

为了尽可能对这些不同种类电池进行比较，我们往往使用以下几种标准参数：首先是充电和放电电流：“1C”一般代表对电池放电1小时内的放电电流（1A=1000mAh电池），那么“5C” 放电电流指放电电流的5倍。在应用中，为了保证电池寿命长（保存标称容量），充电和放电电流通常选择到1C。实际上，通过技术和设计，1000mAh电池在350～1000次充电周期时期望的电流为1C。通过指定数量的充电周期，电池仍应至少保持其80%的额定容量。

镍金属氢化物技术成本很低，电池电压为1.2V；与锂技术相反，镍氢电池单位体积容量低，自放电相当大（通常是每月15%），并且它会显示所谓的记忆效应。这导致频繁的浅放电和随后充电；只要几个星期之后，它会降低电池的可用容量。在如20次的浅充放周期后，电池会被完全放电。镍氢技术的优点是对应较大的充电和放电电流时其比较牢靠（高达5C标准）。

锂电池技术显示的额定电压为3.6V，他们提供典型的充电次数为1000次，且不显示任何记忆效应。锂电池自放电小得多，其放电特性也比较扁平。然而，过充电、深度放电或在低于3℃和高于45℃温度下充电，锂电池会造成不可逆的损害。在0℃以下，锂电池会沉积在阳极，这样会造成重大的安全风险。为了防止这些风险，在电池组内部强制安装综合电子保护电路。根据设计，该电子寄生电流可能会在电池组内会引起“自放电”。
扩展电池测试应用的标准仪器

HM8112-3 六位半台式万用表

在实践中，电池性能监控过程分为两步：标准测量仪器使用“循环Cycling”（充电和放电周期）。设定一定数量周期后，例如50周，第二步设定具体的放电配置，以确定各个参数的变量，如峰值电流分布、动态内部阻抗等。应用举例如下：手机行业使用GSM/UMTS负载，为了进行品质鉴定或重鉴，通过电源分别为语音和数据应用进行TDMA电流分布模拟。

为了监视电池组的充电的和放电电流，例如在1C下1000mAh电池组，标准测量仪器的循环周期必须近似2.5小时。因此，它需要52天完成500次充电周期。另外，在如50个循环后，如果制造商要求进行设置，该设定的标准放电配置参数会进行测试。

作为一个标准的测量仪器，德国惠美HM8143全能任意波电源是一台二象限电源（源和吸收），具有2通道独立输出，它能提供所有的充电和放电参数，适用于不同的电池技术。德国惠美HM8112-3台式万用表（6 1/2位）可以用来精确测量电压分布以及在循环期间的静态内阻。

为了确定一个电池的静态内部阻抗，电流需要如从1.1A到100mA进行改变；在预定时间后，进行ΔV测量，并且计算Ri=ΔV /ΔI。

通过一个可选的扫描卡和USB、RS-232或IEEE-488控制接口相连接的德国惠美HM8143全能任意波电源和德国惠美HM8112-3六位半台式万用表，能组成一个完全自动的测量装置，可同时测量8个电池组件。为了满足电池内置Ri、电压、容量以及老化曲线等指标偏差范围内相关的统计结果，有一个标准的程序来配置几套这些设备和以并联形式操作，每批交货前来监测电池类型。第一个趋势在100次循环后将很快变得明显，所以基于这些“破坏性试验”后，由制造商来决定什么时候来交付产品。HM8143具有2通道输出：0～30V、0～2A，包含SENSE导线补偿感应输入和第3通道辅助通道输出（5V电压，电流高达2A），用于客户的具体电路，例如GSM/UMTS负载。各种技术要求实现了CC（恒流）软过渡到CV（恒压）；通过远程控制接口它可以读出循环值和电压和电流的实际值（10mV分辨率、1mA分辨率）。在充电完成后--锂电池，例如4.2V和I‹C/50–放电期间开始。这里的转变是软键。当放电结束（锂电池如2.9V），将又一次从CC软过渡到CV，这样的状态变化可通过远程接口可靠地检测。

结论

在电池组生产监控的架构中，检验和重检的花费相当大，我们可通过自动化和并行操作来降低成本。然而，如果可通过回呼行动来防止企业形象受损的话，费用还是可降低的。在本文中，如同所有的安全相关主题法则：充满信心（规格），控制更好（样品）。类似最好的软件过程，生产过程中的故障可以防止，但不完全排除。

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