充放電電流會使電池的溫度升高，最終，溫度會直接影響電池的壽命和儲能容量。在室溫下，電池一般能達(dá)到很高的效率和標(biāo)稱的使用壽命。不過，在高溫或低溫下，電池的壽命會顯著縮短。

在高溫或低溫下，電池甚至可能損壞。損壞通常可能分階段發(fā)生：泄漏、冒煙、起火和爆炸。制造商必須執(zhí)行濫用測試來確定每個(gè)損壞階段的溫度。知道每個(gè)損壞階段的溫度，可以讓您了解發(fā)生問題的可能性有多大，從而采取適當(dāng)措施處理您的設(shè)備，防患于未然。

當(dāng)電池出現(xiàn)引人注目的故障 （冒煙和起火）時(shí)，通常的原因是短路引起了電池快速放電，并且其溫度急劇上升。因此，新型電池都帶有額外的保護(hù)機(jī)制，就像是保險(xiǎn)絲一樣，用于避免外部短路。

鋰電池在市場上廣受歡迎，因?yàn)樗w積小、容量高，并且充電和放電速度都很快。鋰電池分為標(biāo)準(zhǔn)配置和定制配置。標(biāo)準(zhǔn)配置為圓柱形，具有標(biāo)準(zhǔn)直徑和長度。定制配置專門設(shè)計(jì)用于外形緊凌的設(shè)備，例如手機(jī)和平板電腦。

這里是鋰電池配置的一些示例：

大部分移動設(shè)備：1節(jié)串聯(lián)電池x1節(jié)井聯(lián)電池 (1s x 1p)

平板設(shè)音：1sx2p、1s×3p

筆記本電腦和膝上型電腦：2sX2p、2s× 3p

驅(qū)動電動機(jī)、電動工具、燈具、電動汽車、混動汽車等等：多節(jié)串聯(lián)× 多節(jié)井聯(lián)

1、用于電池充電溫度分析的裝置

儀器1：DAQ儀器

想要在電池性能測試中精確和高效地進(jìn)行溫度表征，必須同時(shí)對多個(gè)點(diǎn)實(shí)施監(jiān)測。您可以使用數(shù)據(jù)采集(DAQ）儀器例如配有DAQM901A通用多路復(fù)用器板卡的Keysight DAQ970A，DAQ數(shù)據(jù)記錄儀開關(guān)單元它能夠測量溫度、電流、電壓和率。您還需要一個(gè)至少2英尺長的通用J型熱電偶傳感器和一對電線，以便測量鋰電池的電壓。

圖1中的示意圖說明了被測器件、個(gè)人電腦和電源的簡單設(shè)置和連接。

儀器2：直流電源

根據(jù)鋰電池充電特征，您需要使用具備充足電壓和電流覆蓋范圍的直流電源為被測器件（DUT）充電，在本例中，被測器件為電池。在我們的測試裝置中，我們使用了Keysight E36312A可編程直流電源，因?yàn)樗哂袑拸V的電流范圍，并且能夠記錄最小1mA的電流數(shù)據(jù)。

使用這個(gè)設(shè)置時(shí)，應(yīng)確保在最大充電率的一半和最大充電率之間(0.5C至1C）設(shè)置電流極限。設(shè)置電壓極限為可接受的最終浮充電壓電平。隨著電池被測器件的充電，一旦到達(dá)設(shè)置的電壓電平，恒定電流將自動轉(zhuǎn)換為恒定電壓。隨著電池繼續(xù)充電趨于飽和，充電電流將自動變小。當(dāng)充電電流減小至充電電流值的3%時(shí)，充電過程結(jié)束。

請參見圖2中的鋰電池被測器件充電特征。

什么是電池充電率 (C)？

C表示充電率（也表示放電率），用一小時(shí)的充放電電流強(qiáng)度(Ah）來衡量

C表示電池充電/放電電流大小與其最大客量的比率

14Ah電池以1C充電，就是指它以14 A電流進(jìn)行充電

記錄和數(shù)據(jù)分析軟件

您可能想要實(shí)時(shí)監(jiān)測和記錄測量數(shù)據(jù)以供日后分析。以前，這意味者從零編寫程序。是德科技提供了Keysight BenchVue軟件，讓這一切變得更加容易。實(shí)際上，Benchvue 的能力遠(yuǎn)不止便捷的數(shù)據(jù)記錄和測量結(jié)果可視化。除了通過簡單的點(diǎn)擊操作來控制多個(gè)儀器，Benchvue 還能自動檢測連接至您個(gè)人電腦的儀器，并啟動相應(yīng)的儀器應(yīng)用軟件。借助Benchvue，您無需編程，其測試流程 (Test Flow)能讓您可以輕松構(gòu)建自己的自動測試。

您需要下列Benchvue儀器應(yīng)用軟件來分析電池充電時(shí)的溫度特征：

Benchvue DAQ 應(yīng)用軟件

Benchvue數(shù)據(jù)采集控制和分析應(yīng)用軟件(Benchvue DAQ 應(yīng)用軟件）和J型熱電偶結(jié)合使用，可以測量電池的溫度。您僅需將J型熱電偶連接到DAQM901A多路復(fù)用器板卡。在本例中，多路復(fù)用器板卡插在插槽1中，測量通道為101。啟動Benchvue DAQ應(yīng)用軟件，并將通道101配置為使用J型熱電偶測量溫度。在單節(jié)電池上測量時(shí)，測量一個(gè)溫度點(diǎn)就夠了。如果是測量復(fù)雜的電池組，可能需要在多個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行測量。

下一步，您需要設(shè)置另一個(gè)通道來測量電池被測器件的直流電壓。

圖3 顯示了Benchvue DAQ 應(yīng)用軟件上的通道配置。

Benchvue 電源應(yīng)用軟件

您可以使用 Benchvue 電源控制和自動化應(yīng)用軟件將電壓設(shè)置為鋰電池的最大充電電壓，在本例中為4.2V，將電流設(shè)置為1.2A極限值（大約 0.5C）。圖4顯示了Benchvue電源應(yīng)用軟件上的通道配置。

2、用于電池放電溫度分析的裝置

儀器1：DAQ儀器

我們推薦您仍使用電池充電溫度分析裝置中所使用的DAQ儀器來進(jìn)行電池放電溫度分析。在本例中，我們將使用相同的Keysight DAQ97OA DAQ//數(shù)據(jù)記錄儀開關(guān)單元（配有DAQM901A通用多路復(fù)用器板卡）、J型熱電偶傳感器和鋰電池所使用的電線。

圖5顯示了包含被測器件、個(gè)人電腦、DAQ 和電子負(fù)載的簡單裝置及其連接。

儀器2：直流電子負(fù)載

電子負(fù)載可用作被測器件的電池放電器，仿真能夠消耗電池電量的真實(shí)應(yīng)用。設(shè)置模式在0.5C時(shí)(每小時(shí)充電速率的一半）為恒定電流。

您需要知道放電終止電壓，在本例中為了3.0V。超過3.0V 截止電壓后，電壓會快速回落。

軟件：數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用軟件

在分析電池充電溫度特征時(shí)，能夠輔助進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和可 視化的應(yīng)用軟件可為您帶來極大幫助，顯著減少程序開發(fā)和測試時(shí)間。我們推薦使用相同的Keysight Benchvue軟件，因?yàn)樗墓δ芊浅?shí)用，而且容易使用。您需要下列Benchvue儀器應(yīng)用軟件來分析電池被測器件放電時(shí)的溫度特征：

BenchVue DAQ 應(yīng)用軟件

您需要使用與分析電池充電溫度特征時(shí)一樣的設(shè)置（圖 3）。

Benchvue 電子負(fù)載應(yīng)用軟件

您可以使用 BenchVue 電子負(fù)載控制和自動化應(yīng)用軟件將6063B設(shè)置為1.2A（大約0.5C）的恒定電流負(fù)載。圖6顯示了Benchvue電子負(fù)載應(yīng)用軟件上的通道配置。

3、分析結(jié)果：電池充放電時(shí)的溫度分析

借助Benchvue直觀的圖形用戶界面（GUI）和各種圖形可視化工具（包括條形圖、XY散點(diǎn)圖、直方圖等），您能夠快速驗(yàn)證測試結(jié)果，并進(jìn)一步實(shí)施故障診斷或測試下一個(gè)被測器件。如果需要生成報(bào)告，您只需點(diǎn)擊幾下就可以導(dǎo)出測量數(shù)據(jù)和屏幕截圖。

圖7顯示了Benchvue生成的兩個(gè)條形圖結(jié)果。左側(cè)是電流和電壓分析結(jié)果，使用 E36312A 直流電源記錄數(shù)據(jù)。右側(cè)是電池充電時(shí)的溫度特征分析結(jié)果，使用DAQ970A DAQ/數(shù)據(jù)記錄儀開關(guān)單元記錄數(shù)據(jù)。

4、其他相關(guān)測試

我們在上文中介紹了一些基礎(chǔ)知識，讓您了解到如何使用技術(shù)指標(biāo)符合您測試要求的少量儀器，在電池性測試中輕松表征電池溫度。DAQ儀器除了上述我們已經(jīng)討論過的應(yīng)用，還具有出色的擴(kuò)展能力。請見下表。

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