圖1：為現代電動汽車提供動力的電池

 

rujin
，meiyikuaidianchiwulundaxiao
，xingnengheshoumingdoushizaizhizaoguochengzhongjuedingde，ceshishebeidoushizhenduitedingdianchishejide。raner，youyulilizidianchishichanghangailesuoyoudexingzhuangherongliang，yincihennanchuangjianyizhongdange
、集成的測試儀，可以處理不同的容量、電流和物理形狀，並具有所需的準確度和精度。

 

鑒於對鋰離子電池的需求越來越多樣化，因此我們迫切需要高性能、靈活的測試解決方案
，從而最大限度地權衡利弊並實現成本效益。

 

鋰離子電池複雜多樣

 

如今
，鋰離子電池具有多種尺寸、電壓和應用範圍，而這項技術剛投入市場時並未實現。鋰離子電池最初設計用於相對較小的設備，如筆記本電腦、手機和其他便攜式電子設備等。現在，它們的外形尺寸大了很多，如電動汽車和太陽能電池存儲。這意味著更大的串並聯電池組具有更高的電壓和更大的容量，物理體積也更大。例如，一些電動汽車的電池組可以配置多達100個串聯和超過50個並聯配置。

 

堆dui疊die電dian池chi並bing不bu是shi什shen麼me新xin事shi物wu，普pu通tong筆bi記ji本ben電dian腦nao中zhong的de典dian型xing可ke充chong電dian鋰li離li子zi電dian池chi組zu由you多duo個ge電dian池chi串chuan聯lian
，但dan由you於yu電dian池chi組zu體ti積ji更geng大da，測ce試shi變bian得de更geng加jia複fu雜za，可ke能neng會hui影ying響xiang整zheng體ti性xing能neng。為wei了le使shi整zheng個ge電dian池chi組zu的de性xing能neng達da到dao最zui佳jia水shui平ping，每mei塊kuai電dian池chi必bi須xu與yu其qi相xiang鄰lin電dian池chi幾ji乎hu相xiang同tong。電dian池chi會hui相xiang互hu影ying響xiang，因yin此ci如ru果guo某mou一yi係xi列lie中zhong的de一yi塊kuai電dian池chi容rong量liang較jiao低di
，電dian池chi組zu中zhong的de其qi他ta電dian池chi都dou將jiang低di於yu最zui佳jia狀zhuang態tai，因yin為wei它ta們men的de容rong量liang會hui被bei電dian池chi監jian測ce和he再zai平ping衡heng係xi統tong降jiang級ji
，以yi匹pi配pei性xing能neng最zui低di的de電dian池chi。正zheng所suo謂wei一yi顆ke老lao鼠shu屎shi壞huai了le一yi鍋guo粥zhou。

 

充chong放fang電dian循xun環huan進jin一yi步bu說shuo明ming了le單dan塊kuai電dian池chi如ru何he降jiang低di整zheng個ge電dian池chi組zu的de性xing能neng。電dian池chi組zu中zhong容rong量liang最zui低di的de電dian池chi將jiang以yi最zui快kuai的de速su度du降jiang低di其qi充chong電dian狀zhuang態tai，導dao致zhi電dian壓ya水shui平ping不bu安an全quan
，導dao致zhi整zheng個ge電dian池chi組zu無wu法fa再zai放fang電dian。等deng到dao電dian池chi組zu充chong電dian時shi，容rong量liang最zui低di的de電dian池chi會hui先xian充chong滿man電dian
，其qi餘yu的de電dian池chi不bu會hui進jin一yi步bu充chong電dian。在zai電dian動dong汽qi車che中zhong，這zhe會hui導dao致zhi有you效xiao的de整zheng體ti可ke用yong電dian池chi組zu容rong量liang減jian少shao，從cong而er降jiang低di車che輛liang的de續xu航hang裏li程cheng。此ci外wai，低di容rong量liang電dian池chi的de退tui化hua也ye會hui加jia速su
，因yin為wei在zai安an全quan保bao護hu措cuo施shi起qi效xiao前qian，它ta就jiu在zai充chong電dian和he放fang電dian結jie束shu時shi達da到dao了le過guo高gao的de電dian壓ya。

 

wulunshihezhongzhongduanshebei
，dianchizuzhongdedianchiyichuanlianhebinglianfangshiduidiedeyueduo


，wentijiuyueyanzhong。xianeryijiandejiejuefanganshiquebaomeikuaidianchidezhizaowanquanxiangtong，bingjiangxiangtongdedianchizuhezaitongyigedianchizuzhong。danshi，youyudianchizukangherongliangguyoudezhizaogongyichayihua

，ceshibiandezhiguanzhongyao——不bu僅jin要yao排pai除chu有you缺que陷xian的de部bu件jian
，而er且qie要yao分fen清qing哪na些xie電dian池chi相xiang同tong
，要yao放fang在zai哪na些xie電dian池chi組zu中zhong。除chu此ci之zhi外wai
，電dian池chi在zai製zhi作zuo過guo程cheng中zhong的de充chong放fang電dian曲qu線xian對dui其qi特te性xing有you很hen大da的de影ying響xiang
，並bing且qie是shi不bu斷duan變bian化hua的de。

 

為什麼現代鋰離子電池帶來了新的測試挑戰？

 

電池測試並非什麼新事物
，但自從其問世以來，鋰離子電池給測試設備的精度、生產量和電路板密度帶來了新的壓力。

 

lilizidianchishifendute
，yinweitamenjuyoujiweimijidechunengrongliang，ruguochongdianhefangdianbudang
，kenenghuiyinqihuozaihebaozha。zaizhizaoheceshiguochengzhong，zhezhongchunengjishuyaoqiufeichanggaodejingdu，erxuduoxinxingyingyongjinyibujiajulezheyiyaoqiu。jiuxingzhuang
、尺寸、ronglianghehuaxuechengfeneryan
，lilizidianchidezhongleigengweiguangfan，fanzhiqiyehuiyingxiangceshishebei
，yinweitamenxuyaoquebaozhunquezunxunzhengquedechongfangdianquxian，congerdadaozuidadecunchurongliang、可靠性和質量。

 

由you於yu並bing沒mei有you一yi種zhong尺chi寸cun適shi合he所suo有you的de電dian池chi，因yin此ci為wei不bu同tong的de鋰li離li子zi電dian池chi選xuan擇ze合he適shi的de測ce試shi設she備bei和he不bu同tong的de製zhi造zao商shang會hui增zeng加jia測ce試shi成cheng本ben。此ci外wai
，不bu斷duan的de產chan業ye創chuang新xin意yi味wei著zhe不bu斷duan變bian化hua的de充chong放fang電dian曲qu線xian進jin一yi步bu優you化hua，使shi電dian池chi測ce試shi儀yi成cheng為wei新xin電dian池chi技ji術shu的de重zhong要yao發fa展zhan工gong具ju。不bu管guan鋰li離li子zi電dian池chi的de化hua學xue和he機ji械xie性xing質zhi如ru何he
，在zai其qi製zhi造zao過guo程cheng中zhong有you無wu數shu種zhong充chong放fang電dian方fang法fa，這zhe使shi得de電dian池chi製zhi造zao商shang向xiang電dian池chi測ce試shi儀yi施shi加jia壓ya力li，要yao求qiu它ta們men具ju備bei獨du特te的de測ce試shi功gong能neng。

 

精jing度du顯xian然ran是shi一yi項xiang必bi備bei能neng力li，它ta不bu僅jin僅jin意yi味wei著zhe能neng夠gou將jiang大da電dian流liu控kong製zhi精jing度du保bao持chi在zai非fei常chang低di的de水shui平ping
，還hai包bao括kuo在zai充chong電dian和he放fang電dian模mo式shi之zhi間jian以yi及ji在zai不bu同tong電dian流liu水shui平ping之zhi間jian非fei常chang快kuai速su切qie換huan的de能neng力li。這zhe些xie要yao求qiu的de產chan生sheng不bu僅jin僅jin是shi因yin為wei需xu要yao大da量liang生sheng產chan具ju有you一yi致zhi特te性xing和he質zhi量liang的de鋰li離li子zi電dian池chi所suo驅qu動dong
，電dian池chi製zhi造zao商shang還hai希xi望wang將jiang測ce試shi過guo程cheng和he設she備bei用yong作zuo為wei創chuang新xin工gong具ju，使shi其qi在zai市shi場chang上shang創chuang造zao競jing爭zheng優you勢shi
，例li如ru修xiu改gai充chong電dian算suan法fa以yi提ti高gao容rong量liang。

 

盡(jin)管(guan)對(dui)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)電(dian)池(chi)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)測(ce)試(shi)，但(dan)如(ru)今(jin)的(de)測(ce)試(shi)儀(yi)針(zhen)對(dui)特(te)定(ding)的(de)電(dian)池(chi)尺(chi)寸(cun)進(jin)行(xing)了(le)優(you)化(hua)。例(li)如(ru)
，如(ru)果(guo)測(ce)試(shi)的(de)是(shi)大(da)型(xing)電(dian)池(chi)
，那(na)麼(me)就(jiu)需(xu)要(yao)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)流(liu)
，這(zhe)會(hui)轉(zhuan)化(hua)為(wei)更(geng)大(da)的(de)電(dian)感(gan)和(he)更(geng)粗(cu)的(de)電(dian)線(xian)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)特(te)性(xing)。所(suo)以(yi)在(zai)創(chuang)建(jian)一(yi)個(ge)能(neng)夠(gou)處(chu)理(li)高(gao)電(dian)流(liu)的(de)測(ce)試(shi)儀(yi)時(shi)會(hui)涉(she)及(ji)許(xu)多(duo)方(fang)麵(mian)。然(ran)而(er)，許(xu)多(duo)工(gong)廠(chang)並(bing)不(bu)隻(zhi)生(sheng)產(chan)一(yi)種(zhong)電(dian)池(chi)，它(ta)們(men)可(ke)能(neng)會(hui)為(wei)一(yi)個(ge)客(ke)戶(hu)生(sheng)產(chan)一(yi)整(zheng)套(tao)大(da)型(xing)電(dian)池(chi)，同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)所(suo)需(xu)的(de)所(suo)有(you)測(ce)試(shi)要(yao)求(qiu)
，也(ye)可(ke)能(neng)為(wei)一(yi)個(ge)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)客(ke)戶(hu)生(sheng)產(chan)一(yi)套(tao)更(geng)小(xiao)電(dian)流(liu)的(de)小(xiao)型(xing)電(dian)池(chi)。

 

這就是測試成本上升的原因——電池測試儀針對電流進行了優化。能夠處理更高電流的測試儀通常更大、更geng昂ang貴gui，因yin為wei它ta們men不bu僅jin需xu要yao更geng大da的de矽gui片pian，還hai需xu要yao磁ci性xing元yuan件jian和he布bu線xian，以yi滿man足zu電dian遷qian移yi規gui則ze並bing且qie最zui大da限xian度du地di降jiang低di係xi統tong中zhong的de寄ji生sheng壓ya降jiang。工gong廠chang需xu要yao隨sui時shi準zhun備bei各ge種zhong測ce試shi設she備bei，來lai滿man足zu生sheng產chan與yu檢jian驗yan各ge種zhong類lei型xing的de電dian池chi。由you於yu工gong廠chang在zai不bu同tong時shi間jian生sheng產chan的de電dian池chi類lei型xing不bu同tong
，一yi些xie測ce試shi儀yi可ke能neng與yu這zhe些xie特te定ding電dian池chi不bu兼jian容rong
，並bing且qie可ke能neng閑xian置zhi，這zhe進jin一yi步bu增zeng加jia了le成cheng本ben，因yin為wei測ce試shi儀yi是shi一yi項xiang大da型xing投tou資zi。

 

wulunshizhenduidangjinchangjiandehexinxingdeyongyupiliangshengchanputonglilizidianchidegongchang
，haishixiwangliyongceshiguochengchuangxinhechuangzaoxindianchichanpindedianchizhizaoshang，douxuyaoshiyonglinghuodeceshishebei，yishiyinggengguangfandedianchironglianghewulichicun，congerjiangdizijintouru，bingtigaoceshishebeitouzihuibaolv。

 

在zai試shi圖tu適shi當dang優you化hua單dan個ge集ji成cheng測ce試shi解jie決jue方fang案an時shi
，存cun在zai許xu多duo衝chong突tu的de需xu求qiu。目mu前qian還hai沒mei有you解jie決jue所suo有you種zhong類lei鋰li離li子zi電dian池chi測ce試shi方fang案an的de靈ling丹dan妙miao藥yao，但dan德de州zhou儀yi器qi（TI）已經提出了一種參考設計，將成本效益和精度之間的權衡降到了最低。

 

高精度測試解決方案適用於大電流應用

 

dutededianchiceshichangjingxuqiuzongshihuicunzai，ertaduiyingdiyexuyaoyigetongyangdutedejiejuefangan。buguoduiyuhenduoleixingdelidianchilaijiang，wulunshixiaoxingzhinengshoujidianchihaishidiandongqichededaxingdianchizu，shikeyiyouyigegaoxingjiabideceshishebeide。

 

為了達到市場上許多鋰離子電池所需的精確、滿量程充放電電流控製精度，德州儀器的用於50-A
、100-A和200-A應用的模塊化電池測試儀參考設計使用50-A和100-A電池測試設計的組合

，來創建一個能夠達到200-A最大充放電水平的模塊化版本。此解決方案的框圖如圖2所示。

 

圖2：德州儀器電池測試儀解決方案

 

例如
，TI針對用於高電流應用的電池測試儀參考設計采用恒流恒壓控製環路，支持高達50A的充放電速率。此參考設計利用LM5170-Q1多相雙向電流控製器和INA188儀表放大器精確調節流入或流出電池的電流。INA188實現並監控恒流控製回路，而且由於電流可能往任一方向流動，SN74LV4053A多路複用器可以相應地調節INA188的輸入。

 

此特定方案通過將幾個關鍵的TI技ji術shu結jie合he在zai一yi起qi，為wei需xu要yao更geng高gao電dian流liu或huo多duo相xiang的de應ying用yong創chuang建jian了le一yi個ge可ke修xiu改gai的de平ping台tai，展zhan示shi了le構gou建jian一yi個ge具ju有you成cheng本ben效xiao益yi的de測ce試shi解jie決jue方fang案an的de可ke行xing性xing。這zhe一yi靈ling活huo、具有前瞻性的解決方案不僅滿足了當今的需求，而且預測了未來汽車電池的增長趨勢
，這將很快增加對測試儀電流能力超過50A的需求。

 

鋰離子電池測試設備投資最大化

 

德州儀器的模塊化電池測試儀參考設計解決了鋰離子電池測試設備的高精度、大電流和靈活性問題。此參考設計涵蓋了各種可用的電池形狀、尺寸和容量
，能夠應對新興應用，如電動汽車和太陽能發電廠的大型電池組以及智能手機等消費電子產品中常見的小尺寸電池。

 

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