汤浅蓄电池UXL550-2N

常见解决方案

现在，太阳能电池测试解决方案主要有两种形式：完整的交钥匙系统和通用的测试仪器。

如果需要在太阳能电池最大输出功率时进行测试，许多研究实验室都具备低功耗四象限电源（有时也称为SMU），并具有以下功能：

● 提供精确的正电压和负电压（“提供”也可称为“施加”）。

● 提供精确的正向和反向电流（提供反向电流也被称为电流流入到电源中）。

● 精确地测量待测器件（DUT）的电压和电流（测量也被称为检测）。

大多数高精度四象限电源都只能提供3A的电流或20W的连续功率。

在测试较小的单个电池时，这些最大电流和功率是可接受的，但是随着电池技术向更高的效率、更大的电流密度和更大的电池尺寸推进，电池的功率输出将很快会超出这些四象限电源的最大额定值。太阳能模组的输出通常会超过50W，而且可能会爬升至300W或更高，这意味着许多针对模组的测试都无法使用四象限电源来完成。

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（王浩为你服务）

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在这些情况下，工程师应当借助于现成的电子负载、直流电源、DMM和数据采集设备，包括温度测量、扫描、转换和数据记录设备，以便在宽泛的操作范围内灵活地进行独特的测试，并且达到预期的测试精度。例如，可以使用数据采集系统来扫描环境和待测器件的温度，已校准的参考电池的电压，以及在测试中需要捕获的各种其他测试参数。

对于太阳能电池的测试，一般标准的电子负载就可用于测试太阳能电池。

考虑到太阳能电池会产生能量，当使用四象限电源对它进行测试时，电源的实际工作模式是：太阳能电池在电源的端子上施加一个正电压。同时，电流从太阳能电池流入四象限电源的端子，这意味着四象限电源看到的是反向电流（就其端子而言）。在这些条件下，也可以称四象限电源是“电源沉”。

从电学上讲，两端加有正电压并有电流流入（也就是反向电流）的仪器被称为电子负载。因此，对于大多数有光照射并且太阳能电池也产生能量的太阳能电池测试而言，四象限电源实际上发挥着电子负载的作用。

使用电子负载的优势在于这种负载可用在各种电流和功率水平。使用额定50W或高达数千瓦特和数百安培的电子负载，可以轻松克服四象限电源带来的3A，20W的限制。

电子负载可在恒压、恒流、恒阻及恒功率模式下对太阳能电池进行工作。比如在恒压模式下电子负载可以通过调节流经自己的电流，从而调整它两端的电压，以保持恒定的电压值。因此，恒压模式可用于创建电压扫描，使用负载来控制太阳能电池输出端的电压，然后测量产生的电流（如图1所示）。

 中：

其中： K1 ， K2 为电路中光耦U1 ，U2 的电流传输比。

由电路可知：

其中V bat 为电池两端电压。由于选用同一型号同一批次的光耦，所以电流传输比近似相等，即K1 = K2 。

所以，有：

从式（5） 可知，该测量电路的电压增益只与电阻R1 ，R2 的阻值有关，与光耦的电流传输参数等无关，从而实现了对电压信号的线性隔离。经如图所示电路转化后电池电压被转化为具有统一参考地的输出电压Vout 。

2. 4 部分分流控制电路

如图5 分流控制电路所示，充电过程中，当某一单体电压明显高于组内其他电池时，CPU 将控制端口拉高，则Q1 导通，Q2 基极电位被拉低，Q2 导通，部分电能从旁路电阻R4 分流，降低该电池充电速率，从而实现电池组各单体电池充电速率同步。

其中Iequ 为旁路电阻R4 上所流过的电流，即均衡电流；P 为旁路电阻R4 上所消耗的功率；Ubat 为电池两端电压。

图5 分流控制电路

均衡电流大小的选择会直接影响充电器的性能。

电流大，充电器整体发热量大，工作稳定性差。电流小，电压调整幅度小，速率可调整幅度小。经反复实验，当Iequ≈0. 1 Icharge 时，调整能力和发热量达到最佳平衡状态。

由于充电时Ubat 的范围为3~4 V ，该充电电池标称容量为2 000 mAh ，最大充电电流为2 A. 综合上面因素，R4 选择将两个47 Ω 电阻并联。