基于Atorch DL24EW控制器的通用电池测试仪

不久前我发过两篇评测，介绍了电压转换器和电源。当时我还提到，这两样东西是专门为我一款产品的新版本买的，具体来说就是电池测试仪。今天就来简单聊聊它。


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先从头说起。我制作的设备大致可以分成几类：
“常规款”，也就是基于 DL24MP 的电子负载。我一直在做，所以家里通常会有一些现货。
“定制款”，也是我会组装的设备，但需求比较少，而且有些“特殊情况”，所以我不太喜欢做。这类包括基于 DL24EW 的电子负载。总的来说，这款控制器设计相当糟糕，我不得不做一些改进，才能让它不仅能工作，还能安全地工作。我只给那些确实了解它是什么、又为什么需要它的人组装。
基于TEC-80к的电子负载也属于定制款，因为这类设备给我留下了更大的发挥空间，比如放电电流可以做到120-160 A，功率达到2400 W甚至更高。不过就在今天，我订了三个2400 W负载用的机箱，很可能会直接组装出来，转为“常规款”。
“定制化设备”，这类设备不太常见，会根据客户的需求来做，通常是采用不同的接口配置、支持连接外置电池以便应急供电等。还有一些完全专用的设备也归在这一类，它们和 Atorch、TEC80 都没什么关系，比如为小型生产企业设计、专门用于某一项特定功能的设备。

想了解目前在售的部分型号，可以看看我在OLX上的商品，页面上的“去商店”链接也会跳转到那里。另外说明一下，目前我的价格在乌克兰卖家和中国卖家中都是最低的。比如，Atorch的600 W、40 A版本售价约180-190美元，而我的同规格产品（还做了一些改进）只要约140-145美元。不过中国那款居然装了6个风扇，我这边只用一个风扇，转速还能自动调节。主要是因为我从一开始就把结构设计和选型考虑得更周全，而中国人只是拿来现成的模块，塞进箱子里，再把热风吹出来。总之，这方案不怎么样……


更奇怪的是，中国那款还把电源做成了外置的，我的则是内置电源。


这台设备很难归入上述任何一类，因为最初组装它，纯粹是我自己想试试看。去年春天，我就组装过一台。实际上，它相当于一台1200 W电子负载的一半，只不过把第二个功率模块换成了电源和电压转换器。


内部结构相对简单：电子负载、电源、转换器、电池切换板，以及反接保护。不过这是第一次组装这种设备，结果冒出了不少问题，花了我很多时间才解决。照片里还能看到功率部分的电路板是我自己做的，现在我都用工厂生产的电路板了。


最后，这台电子负载很快就被博客的一位读者买走了。收到货后，他问了个挺有意思的问题：电源能不能脱离电子负载单独使用？嗯……我想了想，这主意不错，而且完全可行。不过我还想再往前走一步，于是就有了新设备的想法。

一般来说，我很少拍组装过程，不过这次还是拍了几张。
1. 试装
2. 组装过程
3、4. 设备基本完成。

可以看出，内部布局相当紧凑，不过整体还算合理。顺便说一下，我已经在计划扩展功能了：家里放着一台25 A的转换器，现在我在考虑给它配什么电源，是同样300 W的中国电源，还是500 W或600 W的明纬电源。明纬当然更好，不过价格有点贵，光电源就要80-120美元左右，我觉得只能接单后再做。

不久前，有人在 YouTube 上回复我的评论说：“所以你们就是拿中国的 Atorch 电路板，装进机箱里？”没错，中国的，装进机箱里，关键是“就是”:)



组装完成后，可以看到它和第一版非常相似，只多了几只接线端子。


1. 前面板上布置了：电源输出端子、外接温度传感器接口、充电模式指示灯、电子负载的功率端子和测量端子、编码器、启动/停止按钮以及电源开关。当然，还有转换器模块和电子负载显示屏。
2. 背面有通风孔、电源接口、用于连接电脑的USB-C接口（带电气隔离），以及WiFi-USB工作模式切换开关。


当然，主要功能还是电子负载。由于这里增加了进风风扇控制，功率也稍微提高了一些，大约能达到650 W。这里需要说明，模块的最大功率为800-1000 W，只是运行几分钟后就会触发过热保护；标称的500-600 W才是可持续功率。

所以，电子负载的参数是：电流最高40 A，功率最高650 W。


现在不仅可以使用电源，还能让测试仪给自己做测试。不过为此我不得不改造切换板，并因此多出了2 mΩ的寄生电阻；好处是可以用来测量转换器的效率，以及进行其他类似测试。
之所以要改造切换器，是因为电源和负载的地线彼此不同，不能把它们连接在一起。

当然，也可以单纯把它当作可调电源使用，输出电压最高52-54 V，电流最高20 A，功率最高290-300 W。


第三个功能就是电池测试仪。先说在前面，由于导线和切换器上存在寄生压降，充电结束会稍微拖长，尤其在低电压时更明显。因此，这台测试仪更适合测试电压为10 V及以上的电池，在这种情况下影响不太明显。不过，用它测试单节电芯也完全没问题，接下来我就演示一下。


刚开始用这个模式可能会觉得有点复杂，但实际上操作一两次就能明白原理，之后就可以全自动地完成。
首先在充电器上设置充电截止电压和充电电流，然后启用输出，也就是给输出端加上电压。

我这里设置的是4.2 V和4 A。转换器的读数有点不准，电压较低时需要考虑这一点；电流误差倒无关紧要，反正所有数据都是由负载计算的。



1. 然后选择测试模式：CDC（充电-放电-充电）或CDCDC（充电-放电-充电-放电-充电）。我选了较短的模式。
设置放电电流，我这里设为15 A，因为这是一块高倍率电池。
别忘了设置最低电压，也就是放电截止电压。我这里设为2.5 V；对于6S电池组，根据电芯类型，截止电压大约应为15-17 V。

长按“Start”按钮进入设置菜单，在那里设置充电截止电流，通常约为充电电流的1/10（第10项）。
如果担心充电器意外输出过高电压，可以在第9项中把电压设得略高于所需值，每节电芯高出约50-100 mV。这样一旦电压超限，充电就会根据这个参数停止。

原则上，放电截止电压（第8项）也可以在这里修改，不过在主界面上操作更方便。
说真的，在菜单里调整参数简直像闯关，用过的人自然懂。中国程序员竟然能把把500改成1000这种简单操作，弄得相当复杂。有意思的是，在主界面调节电流倒是基本正常，只有一点小小的“跳动”，所以快速旋转编码器也没什么意义。


长按“Start”按钮退出菜单。接下来只要接上电池，再短按一次“Start”按钮即可。顺便说一下，这个控制器对强制关机的响应有点奇怪：按下按钮可能没有任何反应。这不是按钮的问题，只是控制器有时要按第二次才会响应。

总之，按下“Start”，会出现以下两个提示之一：
1. 如果这是在其他测试之后进行的测试，它会询问是否删除旧数据并重新开始测试。
2. 如果刚才进行过测试，但中途停止了，它会询问是继续测试还是重新开始。
总之，第一种情况显然是开始新测试；第二种则要视情况而定。



好了，测试开始了。测试结束后，你会看到每个阶段的结果。停止触发原因不用在意，中国程序员不知为何把“电压超限”也列了出来，尽管实际上根本没有超限。
无论如何，最后你都能看到测试过程中充入或放出的电量，也可以在屏幕上以曲线图的形式查看结果。要做到这一点，进入菜单并选择Curve模式即可。

可以看到，完整测试耗时50+13+77分钟，总计140分钟，差不多2.5小时。




这就是最终做出来的产品。我很想看看大家的评论和看法：这条产品线还有没有继续开发下去的必要？ 顺便说一下，这种设备也可以用来测试常见的6S电池组。它能以自动模式测试这类电池组，充电电流最高可达10 A，放电电流最高可达25 A，因此适用于各种配置的电池组，无论是6S1P还是6S3P。

顺便问一下，这个版本的价格约为12500。下一版会配备25 A转换器模块：如果使用300 W的中国电源，价格会稍贵一些（不过很可能是48 V的，60 V的比较难找，虽然我手头正好有一台60 V的）；如果使用Mean Well EPP-500-54或LOP-600-54，价格则会明显贵一些（大约贵60–100美元），但电源功率也能从300 W提高到500–600 W。

总之，和往常一样，欢迎大家留言评论，即使评论和主题无关也没关系；如果和主题有关，那就更好了 :)