电池特性分析

深入了解您的电池

在产品开发阶段，电池特性分析至关重要，原因在于它为之后的电池准确建模和预测实际场景下的电池性能奠定关键基础。通过对电池进行放电过程中的特性分析，并且记录不同阶段的内阻和开路电压，开发人员可借助Otii生成一份详细的数据文件，从而记录电池在工作范围内的性能表现。这份数据文件能够揭示电压在负载下的电压下降情况、工作效率随电量状态的变化，以及可能出现的性能瓶颈。

在电池特性分析完成后，Otii生成的电池文件可在接下来的电池模拟仿真步骤使用，文件数据会包括：

  • 电池总容量
  • 内阻
  • 开路电压

使用Otii进行电池特性分析

所需产品

连接设置

  1. 如需同时测试多节电池，可使用多台Arc Pro 或Ace Pro仪器。以下第2、3、4、5步骤可循环重复。
  2. 通过USB线将Arc/ Ace 仪器连接到电脑。
  3. 用香蕉线将Arc/ Ace的 + 极连接到电池连接器 + 极。
  4. 用香蕉线将Arc/ Ace的 - 极连接到电池连接器 - 极。
  5. （非必需，可选）采样4线制连接，将电池正极连接至SENSE + 极， 电池负极连接至 SENSE - 极，并将 AGND 连接到 SENSE - 极或者电池连接器 - 极。

电池特性分析Battery profiling原理图

使用Otii桌面应用程序开始测量

Battery profiling settings

  1. 如需可重复进行第2、3、4步骤。
  2. 在Otii桌面应用程序（官网可免费下载）的侧边栏中，点击添加Arc/ Ace。右击可重命名每台设备。
  3. 在“通道Channels”区域，选择“主电流Main Current”、“主电压Main Voltage”、“主功率Main Power”通道。选定的测量通道会在之后以波形图显示。
  4. 使用Ace设备时，可在测试前设定采样率。进行电池特性分析时，由于电池通常反应较慢，1000sps的采样率足够了。Ace最高50k sps，假如设定了较高的采样率，一旦开始录制，就会采集到大量数据，因此需要用户确保电脑里有足够的空间，不会打断之后的电池分析过程。
  5. 点击Otii软件页面顶部的“电池分析（Battery Profiling）”。
  6. 选择即将进行电池分析的Arc或者Ace设备。
  7. 选择高放电（High Discharge）、低放电（Low Discharge）时的放电方法，有“恒定电流（Constant Current）、恒定功率（Constant Power）、恒定内阻（Constant Internal Resistance）”等选项。放电方法代表了能量如何从设备流向电池。例如，基于LDO（低压差线性稳压器）的系统在负载稳定时通常表现为近似恒定电流特性；DC/DC转换器更接近恒定功率模型，而电阻性泄漏路径则可用恒定内阻模型来描述。
  8. 高放电和低放电时的数据填写。通常，高放电指的是被测件的工作模式或者活跃模式，低放电指的是休眠期。但如果放电时间较长，用户就需要加速这一过程，也就是缩短低放电过程，或者稍微增加休眠电流。高低放电数值不能相同，且高放电数值必须高于低放电数值。这是之后用于计算电池内阻的要求。
  9. 关于电池特性分析过程如何结束，也要正确地填写数据。有3种退出条件可选，满足任意一种条件时，电池分析就会结束。
    • 最低开路电压 Min OCV。该值是根据测得的电池数据计算得出，所以用户无需将负载设为0，仍旧可以让设备对开路电压做出响应。
    • 截止电压 Cutoff voltage，即为测得的电池极电压，通常会在高放电期间触发。
    • 最多迭代次数 Max iterations，用于限制迭代次数。如果用户不希望限制迭代次数，该字段可留空白。
  10. 接下来是电池的详细信息，比如型号、生产商、电池规格大小等。这主要是为用户提供方便，记住正在分析的电池。此处填写的电池信息也会决定稍后生成的电池文件名称。
  11. 填写电池分析时的温度。因为在不同温度条件下进行电池分析，有助于了解和预测电池在真实使用场景下的表现。如果此时使用了温度箱，请确保仅将电池放置在内，Arc/ Ace等设备不应处在温度箱内。
  12. 填写电池数据表的额定电压数值（Nominal Voltage）。
  13. 选择在电池分析时，是否需要同步录制。首先，无论如何电池的各项数据都会被测量，所以同步录制并不是必须的。其次，用户也可以手动开始录制，那么之后也需要选择手动结束。
  14. 点击“开始（Start）”按钮，即可开始进行电池特性分析，然后等待分析过程结束。请确保电脑不会中途进入休眠模式或重启，不然电池分析过程会被中断。
  15. 当完成了一次完整的高低放电迭代，“设备（Devices）”区域会开始显示实时更新的“开路电压（OCV）” 、“内阻（Internal Resistance）” 、“迭代次数（Iterations）”、“放电电量（Discharged Capacity）”。用户可以再次看到电池特性分析的进度，以及测量/计算到的数值。
  16. 当电池分析过程中，满足任一退出条件时，分析就会停止。假如用户使用了多台Otii Arc/ Ace设备对多节电池放电，这些设备停止电池分析时不会同步进行。电池分析过程结束后，界面会显示文字“保存电池文件（Save Profile）”。点击按钮，即可将刚刚完成的电池分析文件保存到本地。同时测量的电池分析数据也保存在了刚刚录制的Otii项目里。

提示

如果用户使用Otii Ace对一个高能量电池进行放电，请确保最大连续放电功率填写为15W。如果高于该值，电池分析过程可能会由于过热而中断。
请确保电脑在电池分析过程中不会休眠或者重启，不然电池分析过程会被中断。

欢迎关注官方微信公众号和视频号"Qoitech"获取更多信息，或联系小编（微信qoitech_cn）索要Otii付费许可证的试用哦！