电子负载在锂离子电池测试系统中的应用

　　摘

 要 本文介绍了电子负载的基本工作原理，在锂离子电池测试中，计算机技术与电子

负载结合，提高了测试的自动化水平，提高了工作效率。介绍了能量反馈式电子负载的基本
原理及其应用前景。
　　关键词

 电子负载；锂离子电池；测试系统；能量反馈

　　锂离子电池是近年新兴的一种二次电池，它具有容量大、寿命长等优点，国内外纷纷开
展了其相关研究与生产工作，充放电性能的测试是研发生产中至关重要的环节，由于锂离
子电池的充放电过程比较复杂，比如要用到恒流模式、恒压模式等，传统负载很难模拟这些
过程。电子负载是一种新兴的电子装置，它不仅可以完美模拟恒压模式、恒流模式、恒功率模
式等，还具有调控方便，精度高和稳定性好的优点

[1]，同时易于与计算机技术结合，实现

了控制自动化、数据处理数字化。因此它广泛替代了传统负载，在锂离子电池电性能测试设
备中得到了大量应用。
　　

1 电子负载工作原理

　　电子负载通过控制功率

MOSFET 或晶体管的导通量（量占空比大小），靠功率管的耗

散功率消耗电能的设备，它能够准确检测出负载电压，精确调整负载电流，同时可以实现
模拟负载短路，模拟负载感性阻性和容性。下以恒流模式介绍其工作原理：
　　取样电阻

R3 端电压与给定基准电压信号 VREF 输入由 op07 构成的反相接放大器，将

其输出端接入

MOS 管 G 极，构成一个负反馈电路。当 R3 端电压大于 VREF 时 -IN 大于+IN 

，

OP07 减小输出，MOS 管导通能力下降，也就降了 R3 上的电流；R3 端电压小于 VREF

时

 –IN 小于+IN ，OP07 增大输出，MOS

　　管导通能力增强，也就加大了

R3 上的电流。这样电路最终维持在恒定的给值上，也就

实现了恒流工作。如图

1 所示：

　　图

 1 恒流工作模式电路

　　如要调节恒流值，可调节基准电压信号

VREF 大小，采用电位器可手动调节输出电流。

如采用

DAC 输入可实现数控恒流电子负载。

　　电子负载还有恒阻模式、恒功率模式等，传统的电子负载均是以运放模拟运算电路位核
心，经适当取样、变换、比较、构成的反馈电路系统。
　　

2 电子负载在锂离子电池测试中的应用

　　锂离子电池电气性能测试数据点多、精度要求高、测试周期长，传统的手动测试不能满
足 实 验 室 测 试 要 求 。 近 年 来 随 着 计 算 机 技 术 与 电 子 负 载 的 结 合 ， 特 别 是 以
Labview、LabWindows/CVI 虚拟仪器技术的发展，使其精度、稳定性、工作效率、自动化水平
有了质的飞跃

[2]。使其在锂离子电池电气性能测试中得到广泛应用。下面通过一则实例来介

绍锂离子电池测试系统的构成。
　　工控机通过控制程控电源和电子负载，使其满足侧试条件，同时采用数据采集器实时
对原始数据采集，并通过软件滤波技术和数学算法进行数据处理，得出测试结果。设计中运
用了

LabWindows/CVI 开发环境。典型的锂离子电池自动测试系统流程如图 2 所示：

　　图

2 锂离子电池测试系统流程图

　　工控机通过控制程控电源和电子负载达到充放电方式的设置，如先恒压后恒流和先恒
流后恒压控制等。
　　电池电流、电压等参数通过放大调理电路，消除干扰。通过模数采集卡将模拟信号转为
数字信号输入程控机中，经数据处理后屏幕显示或打印出来。
　　

3 新型电子负载的展望