電池產(chǎn)線自動(dòng)化趨勢(shì)涌現(xiàn) 聚焦化成段OCV與ACIR測(cè)試穩(wěn)定性改善

鋰電設(shè)備高速發(fā)展過程中，產(chǎn)線自動(dòng)化趨勢(shì)逐漸涌現(xiàn)。然而在龐大且精密的電池產(chǎn)線，環(huán)境中“看不見”的干擾實(shí)則錯(cuò)綜復(fù)雜。以化成段OCV測(cè)試為例，后端產(chǎn)線的分選工作需要測(cè)試臺(tái)結(jié)合電腦控制、聯(lián)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)、測(cè)試儀器共同完成。動(dòng)力電池的分選工藝精度所要求現(xiàn)有測(cè)試儀器可實(shí)現(xiàn)的測(cè)試精度——OCV在ppm級(jí)別（百萬分之X），ACIR在0.X%（千分之X），可在實(shí)際產(chǎn)品集成過程中，誤差將被放大數(shù)十倍，有甚者嚴(yán)重失真，或是誤報(bào)。如此誤差產(chǎn)生的不確定性，讓鋰電工藝及設(shè)備工程師都為之苦惱。

電芯分選的工藝水平一定程度上決定了后續(xù)模組及pack整體的性能，那是否有解決干擾，或者提升抗擾能力的解決方案呢？我們以福祿克電池測(cè)試儀BT5300為例，介紹如何通過合理規(guī)劃系統(tǒng)走線，設(shè)置儀器參數(shù)，設(shè)計(jì)切換電路等來提升OCV及ACIR測(cè)試穩(wěn)定性。

系統(tǒng)走線

1.1儀表接口處將SOURCE和SENSE連接線分開

OCV與ACIR測(cè)試核心是測(cè)試儀器，由于被集成的原因，從儀器端口接出的線一般較長(zhǎng)且彎彎曲曲，之中的走線就有學(xué)問。

如下圖左所示，需要將SOURCEHI，SOURCELO的連接線，SENSEHI，SENSELO的連接線分開，從而減少相互之間的干擾。推薦類似下右圖所示是的連接方式，它會(huì)使系統(tǒng)更具備抗干擾能力。即使是小量程，比如3mΩ，都可以完成測(cè)試。

同理，如果使用開關(guān)板卡實(shí)現(xiàn)大量電芯快速掃描測(cè)試，則在連接開關(guān)矩陣之后，SOURCE與SENSE兩端走線也應(yīng)該進(jìn)行分開，以保證互相之間的干擾。

福祿克SW901032通道掃描板卡

1.2采用雙絞線，并減少環(huán)路面積——抵抗渦電流

從儀表端口出來的連接線，需要盡量采用雙絞線。有條件的情況下，可以采用屏蔽+雙絞的連接線。在雙絞線區(qū)域，SOURCE線（即連接SOUCEHI與SOUCELO接口的連接線）電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)自身互相抵消，SENSE線（即連接SENSEHI與SENSELO接口的連接線）在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也互相抵消，最大程度的減輕了SOURCE到SENSE的電磁感應(yīng)。

在靠近電池的位置，不可避免地，由SOURCE線和SENSE線各自圍成一個(gè)環(huán)路區(qū)域，環(huán)路區(qū)域的交疊部分具有明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。若此區(qū)域附近存在導(dǎo)體，將容易產(chǎn)生渦流，引入誤差。參考下面SOURCE與SENSE的環(huán)路區(qū)域走線方式，可以盡量避免交疊，可以減輕渦流的影響。

帶載能力

衡量設(shè)備帶載能力的參數(shù)，一般指儀器支持的回路電阻大小。

電池測(cè)試儀所支持的回路電阻表示的是在電池測(cè)試儀SOURCE+與SOURCE-接口間，SENSE+與SENSE-接口間整個(gè)測(cè)試回路的電阻，包括開關(guān)電路（包括繼電器），測(cè)試線，測(cè)試探針，待測(cè)件等的電阻。

以此，我們可以將帶載能力比作成一架馬車，回路電阻比作馬車?yán)瓌?dòng)的貨物。如果貨物過大或過重，可想而知，馬車或?qū)⑿旭偩徛驅(qū)o法拉動(dòng)貨物。

當(dāng)系統(tǒng)中的連接線比較長(zhǎng)（如超過2米）或電芯尺寸比較大的情況下，有時(shí)會(huì)發(fā)生儀表無法測(cè)試出電芯內(nèi)阻的情況：比如測(cè)試的方塊電池內(nèi)阻為0.5mΩ，圓柱電池為15mΩ，但是用3mΩ和30mΩ量程都無法測(cè)試出來，必須用300mΩ量程才可以。采用大量程，雖然可以測(cè)試出數(shù)值，但是會(huì)導(dǎo)致精度的損失，無法達(dá)到分選的目的。出現(xiàn)這種情況的原因，是由于儀表的帶載能力不夠?qū)е碌模此褂玫膬x表能夠支持測(cè)試線的電阻值小于實(shí)際系統(tǒng)電阻值。

福祿克電池測(cè)試儀的帶載能力是傳統(tǒng)儀表的數(shù)倍，可以確保即使在采用長(zhǎng)測(cè)試線，測(cè)試大尺寸電芯的情況下，仍然可以用3mΩ和30mΩ量程來獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。

測(cè)試電流

內(nèi)阻測(cè)試過程中，儀表會(huì)通過SOURCE端口生成激勵(lì)電流，再通過SENSE端口來檢測(cè)兩端的電壓，最后計(jì)算出內(nèi)阻值。傳統(tǒng)儀表采用100mA的測(cè)試電流，針對(duì)10ｍΩ及以上的電芯可以獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。近年來，隨著電芯容量的增大，內(nèi)阻從數(shù)年前的10ｍΩ以上，逐漸的降低為1ｍΩ以內(nèi)，甚至僅0.1-0.2ｍΩ。針對(duì)這類電芯，仍然采用100mA測(cè)試電流，測(cè)試結(jié)果會(huì)很容易受到系統(tǒng)干擾，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定等情況發(fā)生。為了解決這類問題，測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)中需要通過多次測(cè)量取平均功能的方式，加大測(cè)試時(shí)間來減少測(cè)試值的波動(dòng)。并且，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員需要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)來調(diào)整測(cè)試臺(tái)中各個(gè)通道的線路，來盡量的減少系統(tǒng)的干擾。系統(tǒng)一旦調(diào)整好，后續(xù)任何線路的微小更改，都可能再次導(dǎo)致測(cè)試值的不穩(wěn)定。

福祿克BT5300針對(duì)1ｍΩ以內(nèi)的電芯，支持最大300mA的測(cè)試電流，是傳統(tǒng)儀表的3倍，改善了測(cè)試中的信號(hào)比。單次的測(cè)量就可以達(dá)到傳統(tǒng)儀表開啟平均后數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，減少了測(cè)試時(shí)間。并且，它的抗干擾性更強(qiáng)，極大減少了現(xiàn)場(chǎng)的線路調(diào)試時(shí)間。

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