ZKEtech EBC-A40L电子负载——电池测试仪

大约一年前，我在一篇ZKEtech电子负载的评测中提到，想再买几台。最近我终于买了一台并收到了货，它是这个品牌产品线中最大电流的一款。
开箱看看，做几个小测试，当然还有最后的结论。

我想很多人都知道，我会测试各种各样的电池，说到底只是“图个乐子”，或者说是我的爱好。起初我用的是最大电流10 A的负载，后来发现不够用了，就又添了几台：更通用的EBC-A10H和电流相对较大的EBC-A20。不过，要在30 A电流下测试，我还是得用回那台多年前自己组装的主力设备。它当然挺合我心意，用起来也方便，但有两个很大的缺点：不能测量Wh容量，而且没有配套软件，因此无法绘制放电曲线。

评测
EBC-A10
EBC-A10H
EBC-A20
USB适配器

买这台负载，主要就是为了能用更大的电流进行测试，同时绘制复杂的曲线图。
补充说明一下：这台设备以及上面提到的EBC-A10、EBC-A10H和EBC-A20，严格来说都是电池测试仪，因为它们不仅能作为负载使用，也能充当充电器，因此可以完成完整的测试流程，甚至包括寿命测试，并可设置循环充放电模式。为了方便，我才把它们统称为负载。

这台负载是在淘宝上买的，过程中一位老读者帮了我不少忙，在此非常感谢他。算上所有费用，总价约140美元。这款负载在AliExpress上也有

我在Myst Express网点取到包裹时，甚至有点惊讶：原以为它会小一半左右，所以只好用他们交给我的那个袋子把它拎回去。
包装可以打满分，里面塞了好几层各种缓冲材料。后来发现，纸箱不是物流公司的，而是厂家自己的，上面印着相应的名称。


技术参数只有中文，大致如下：
最大输入电压：5 V
电压测量精度：0.2% +/-0.003 V
负载电流范围：0.1–40 A
充电电流范围：0.1–40 A
电流测量精度：0.2% +/-0.01 A
最大耗散功率：200 W
工作模式：CC、CP、CV
重量：5.4 kg

上面列出了三种工作模式，不过CV并不是负载模式，而是电池充电模式。



说实话，我看过卖家发的照片很多次，却从没想到它会这么大。从照片上看，总觉得实际尺寸至少要小一半。
不过它的设计有点不太寻常，让我想起了20世纪50至60年代的设备。


包装里还附带了几袋配件，以及一张放在最上面的小纸片，顺便说一句，这也增加了包裹的重量。


1. 粉色纸片——包装内容清单，带有序列号（据我理解）。
2. 说明书和保修卡，对我来说都完全没用，说明书也是如此。
3. 电源线，和说明书一样没什么用，好在可以换成普通的“电脑电源线”。
4. 带USB-UART转换器的线缆，没什么特别的，EBC-A10H也附带了同款。


另外还附带了一套连接电池的线，看起来相当结实。


1. 用于连接主电流回路的鳄鱼夹，看起来和汽车电池夹是同一种，因此也有个问题：它们没法夹在普通的18650电池上。
2. 用于电压测量输入的鳄鱼夹小得多，而且与EBC-A20附带的线缆不同，这套线缆里的测量线一开始就是分开的。
3. 线缆非常柔软，采用硅胶绝缘层，标称规格为10AWG（5.26 mm²），最高耐温200度。
4. 通过五针“航空”插头连接，其中一个触点用于测量电压，另外四个用于功率部分。


原配导线是用来连接带接线柱的电池的，不过我这里会用电池座，所以很可能会另外买一对同款插头，直接连接，不用随附的导线。


机箱也值得给满分。它不仅采用了非常厚的金属板材，喷漆质量也相当不错。
顶部还有一个提手，确实很实用。


1、2. 连接、控制和显示部分与EBC-A20电子负载完全相同：四个按键、一块1602显示屏和两个接口。没必要再介绍了，我之前已经写过。
3. 背面有一个120 mm风扇、一个与电源开关集成在一起的电源接口，以及一个电脑连接接口。
4. 还有保修封条，不过正如我前面所说，对我来说完全没用。


通风孔很多，风扇本身的风量也相当大。


侧面贴着一张标签，标有型号、生产日期、序列号等信息。
顶部也有一张标签，不过我拍它是因为上面的单词拼写很有意思——温度 :)


不过里面出乎意料地空。我觉得这么大的机箱，完全可以把电子负载的功率做到现在的两倍，比如做成10 V、40 A，而不是5 V、40 A。


电源是5 V、60 A，这件事我得单独说说。一开始我要求不带电源出售，至少是因为它又增加重量又增加价格，而且我家里已经有两台类似的电源，只不过是Mean Well的。卖家不肯，真可惜。
我在YouTube上看到有人收到的同款电子负载风扇坏了。说实话，我想不出运输过程中怎么会把它弄坏，也许他只是“运气好”。风扇是标准的120×25 mm规格。


所有导线都压接得很整齐，并按颜色区分；通往电脑接口的导线也做了绝缘处理。


散热器采用的型材与EBC-A10H相同，只是尺寸稍大。散热器上固定着一块升压转换器电路板，由5 V供电，输出12 V给继电器和风扇供电。
考虑到这类电路板的“可靠性”，建议在它前面加装一个保险丝。


充电器5 V功率电源的通断由两个继电器负责。我之前用的第一版EBC-A10没有这种继电器，接通电源后输出端就会带电；如果那里接着电池，设备就无法正常启动，还会试图把电池充到5～6 V。后续版本通过加装继电器修正了这个问题。
此外，厂家在这里用了两个继电器来分担负载，它们同步动作。这样分开设置，很可能是为了平衡继电器触点上的电流。继电器本身也留足了余量，额定电流为40 A，这点同样值得肯定。

充电和放电时继电器都会动作。风扇看起来是并联在继电器电源上的，因此会同步启动；停止则取决于温度：如果温控开关没有动作，几秒后风扇就会停；如果温控开关动作了，则要等它冷却后才停。


功率模块，四个电子负载功率管和四个充电器功率管都接到了这里。没错，你没看错，充电器采用的是线性方案，不是开关电源！
我一开始以为它采用了有源均流来平衡各个晶体管的电流，结果发现每个晶体管旁边装了不少分流电阻，只是用于被动均流。此外，每个晶体管都有独立的导线，这也起到了被动“均流”的作用。


1. 电子负载功率管和之前一样，是IRFP250M；充电器功率管则是P沟道IRF4905。总体来说，这种方案完全说得过去。不过，如果以最大电流给电压很低的电池充电，这些管子可能会比较吃力，尽管现在大概已经没人用这种电池了。
2. 相应地，这里有8个用于均流的低阻值电阻。
3. 左侧有一个温控继电器，散热器温度超过50 ℃时会让风扇全速运转；正常情况下，启动充电或放电模式后，风扇会以50%的功率运行。
4. 至于我一开始以为是有源均流系统运算放大器的那些元件，实际上是用于电脑连接的光耦隔离器。


乍一看，采用电气隔离似乎有些奇怪，尤其是它通常用于测试的不只是电池，还有电源。不过，这背后有其合理的解释。
这是因为制造商推出了接口板，可将最多8台EBC-A40L和EBC-B20H负载组成一组，并由EBC-X的软件统一控制；而这种情况下，很可能就需要对控制通道进行电气隔离。


这样的测试台大致是这个样子。


控制软件则是这样。


不过，我想直接买一台八通道EBC-X负载，它已经内置了相应的电路板。


40 A、75 mV的电流测量分流器，看起来相当硬核。分流器标注的准确度等级是0.5，这和说明中标称的0.2%不太一致。


控制板没什么好介绍的，它和其他所有负载的控制板都一样。


接线端子里的触点也分别连接，这样多少能平衡各触点上的电流。不过，端子拧得不够紧，我有一个还得重新拧紧；设备组装好之后再操作，实在很不方便。


接下来做几个小测试。先检查负载电流设定的准确度。作为电源接入的是一块最大持续放电电流为55 A的电池，所以连我这台新负载都不够用……


测试选了9个点：0.1、0.2、0.5、1、2、5、7.5、10和12.5 A。本来还想测更大的电流，但用钳形表测没有意义，因为按定义，它的测量误差会高于直接测量分流器的方法。而我的万用表最大只能测10 A，12.5 A已经属于过载了。

说明中标称测量误差为最高0.2%±0.01 A。也就是说，即使只算40 A时的0.2%，误差也有±80 mA；再加上额外的0.01 A，允许偏差就是±90 mA。

实际结果完全符合标称值，最大偏差出现在12.5 A时，约为70 mA。不过我觉得再做一些校准应该还能改善结果。


充电模式下的准确度稍高一些。当然，你可能会说分流器不是同一个吗？没错，分流器是同一个，但极性不同，完全可能出现放电时误差接近零、充电时误差翻倍的情况。


为了检查电压测量准确度，我用实验室电源作为电源，并将读数与我的主力万用表进行比较。
标称误差为0.2%±0.003 V，在5 V时允许偏差为±(0.01+0.003)=0.013 V，也就是13 mV。
实际测得的偏差从低电压时的2 mV到最高电压时的7 mV不等。顺便还发现，最高电压不是5 V，而是4.9 V；只要稍微超过这个值，设备就会显示提示，并锁止负载运行，直到电压降下来。


不过我觉得这还不够，于是进入校准菜单，点了几下就完成了校准。但如果你没有准确度等级相应的仪器，我不建议这么做。
校准原理很简单：在输入端设定一个电压，用精密仪器测量，然后在数值栏中输入实际测得的电压。校准使用两个点，例如1 V和4.5 V。


校准后，电压测量（和设定）的准确度已经能与我的万用表相媲美。


相比温度表现本身，我更感兴趣的是各通道之间的功率分配（如果可以这么说的话），也就是 负载和充电晶体管之间的电流分配是否合理。
测试是在机壳打开的情况下进行的，这会影响散热，因此我认为这项测试在温度方面也相对可靠。

测试对象是一块电池，它不仅可以用30 A电流放电，也可以用30 A电流充电。


我以30 A负载电流开始放电，初始阶段功率为86 W，测试持续了约11分钟。我不小心提前停止了测试，实际上电池还能输出更多电量。


从最初几张热成像照片就能看出，主要负载落在第三个晶体管上，而第一个温度最低。不过，也可能是即使机壳打开，运行中的风扇仍对它起到了一定的冷却作用。
测试进行11分钟后，温度最高的仍是第三个晶体管，温度为65度。


温度传感器在50-52度时触发。测试结束时，导线温度只有34度，这说明5 mm²的线径确实够用。电池温度为66度，对于这种放电工况来说相当不错。


我原本担心导线太长、寄生电阻和接触点太多，会导致负载无法在2 V电压下提供40 A的负载电流，但事实证明我的担心是多余的。即使接上导线、夹具等，它也能轻松在单体电压为2 V时以40 A电流工作。


第二项测试是充电模式。电池事先已完全放电，设定的充电电流为30 A。
1. 初始阶段，输送给电池的功率为105 W。
2. 最大功率约为109-110 W，之后充电进入CV阶段。
3. 充电开始10分钟后，电流降至25 A。
4. 又过了7分钟，充电结束，整个过程共持续约17分钟。


这次发热最严重的是第二个晶体管，最高温度接近60度。随后充电进入CV阶段，充电电流开始下降，温度也随之降低，继续测试就没什么意思了。


我查阅这款负载的参数时，在网上看到的信息并不一致：有的说最大充电电流为30 A，有的说是35 A，而制造商自己标注的却是放电电流。
我的测试表明，实际可以用最高40 A的电流充电。测试时间很短，因为电池无法承受这样的电流，但这已经足以让我确认这个数值。
不过需要说明的是，充电截止电压会受到充电电流和导线长度的影响。因此我认为，使用这么大的电流时，最多只能充到4-4.2 V，之后充电电流就会下降。


这款负载使用的软件和其他型号相同，因此没必要再介绍。说到底，它就是一台电流更大、输入电压范围更小的EBC-A20。因此它同样没有自动测试模式，只能手动测试或按程序运行。


和往常一样，最后总结一下优缺点。
先说优点：工作表现出色，符合标称参数，而且支持校准。机壳质量也不错，虽然设计风格有些过时。与其他型号不同的是，购买相应适配器后还可以将它们组成一组。

当然也有一些缺点。它没有反接保护，因此最好在主电源回路中加装保险丝；升压转换器的供电回路也没有保险丝。各通道之间没有电流均衡功能，不过制造商采用了被动均衡，情况有所改善。
从结构设计上看似乎没什么大问题，但机壳完全可以缩小一半到三分之二，而且机身很长，不算接口就有350 mm，因此用起来不总是方便。
前面板接口固定得不牢，拧紧很费劲。另外，我这台机器的电源按钮大约用了两天就卡住了，后来又恢复正常，但正所谓——心里还是留下了疙瘩。

说到购买，我在AliExpress上找到了这款负载，售价134美元，另加20美元运费，价格相当不错。同一卖家还出售上面提到的EBC-A10H和EBC-A20。在我看来，这些价格在AliExpress上甚至低得有些可疑。


以上就是全部内容，希望大家觉得有意思。我已经开始攒钱买EBC-X了 :)