大型電池儲能系統與氫燃料電池模組等大電流功率元件,須經嚴謹且精確的測試,方能確保其於嚴苛操作負載下的可靠性、效率與安全性。評估此類元件需全面掌握其電氣特性,尤其是內阻與電壓-電流(I-V)行為。在大電流應用中,即使內阻出現極微小變化,亦可能導致顯著功率損耗、熱失控或功率元件提早劣化。
為因應上述工程挑戰,結合交流阻抗分析儀與高功率電子負載的測試方法,可提供穩健解決方案。透過整合 FTM6000 系列交流阻抗分析儀 與 FT68200A/E/H 系列超高功率電子負載,工程師可執行完整的交流阻抗分析儀電池測試工作流程。此整合式應用方法,可針對大電流功率元件(包括 AI 伺服器電源架構與氫能源系統所用元件),精確萃取內阻、I-V 特性與交流阻抗頻譜。

本應用工作流程的第一階段,為量測電池或燃料電池模組的純內阻。FTM6000 專為此任務設計,內阻量測範圍為 0.01 mΩ 至 10 Ω。此寬動態範圍可確保無論是低內阻的大電流燃料電池堆,抑或標準電池模組,皆能以高精度進行評估。
開始工作流程時,先將待測裝置(DUT)連接至FTM6000。分析儀會向DUT注入交流(AC)信號以量測阻抗。此階段一項關鍵設定參數為交流測試電流。FTM6000允許將交流電流設定為直流電流的0.1%至10%範圍內,總測試電流容量最高可達1000A,測試電壓範圍則為0.01至1000V。透過設定適當的交流電流相對於基準直流電流之比例,系統即可分離出電池單體阻抗中的純電阻成分,進而精確取得內部電阻值,且不會造成電池組深度放電。

在建立基準內部電阻後,工作流程即進入I-V特性分析與交流阻抗頻譜測試階段。此階段需將FTM6000與FT68200系列電子負載搭配使用。FT68200作為受控放電負載端,可滿足動力電池、鉛酸電池及燃料電池放電測試的嚴苛需求。
FTM6000支援多種進階測試模式,包括I-V特性、定電流特性及直流短路法。於I-V特性分析期間,FT68200電子負載會自電池組依序抽取特定階梯式電流,同時FTM6000同步量測對應之電壓降。此協同作業可產生I-V曲線,對理解燃料電池或電池組於重負載下的功率輸出能力與電壓跌落(voltage sag)至關重要。
完成I-V掃描後,系統將執行交流頻率掃描測試。FTM6000具備寬廣的測試頻率範圍,由0.01Hz至20kHz。在此頻率範圍內進行掃描,可依據交流阻抗法繪製Cole-Cole圖。該圖形是電池測試中不可或缺的診斷工具,能區分電化學電池內的歐姆電阻、電荷轉移電阻與擴散過程,深入解析裝置之健康狀態與電化學特性。

應用工作流程的最後一步為資料擷取與系統整合。高電流測試環境通常需要集中式控制與自動化資料記錄,以符合品質保證與研究需求。FTM6000透過標準配置介面(含RS232、LAN、RS485與CAN)支援此功能。此外,亦支援標準Modbus-RTU通訊協定,確保可無縫整合至工業測試平台及自動化製造執行系統(MES)。
透過結合FTM6000與FT68200系列電子負載,工程師可建構統一的高電流功率裝置測試環境。此設定不僅適用於儲能系統與燃料電池,亦延伸應用於電池管理系統(BMS)與電池保護裝置測試、直流充電樁評估,以及太陽能陣列與工業馬達之虛擬負載測試。交流阻抗分析儀與超高功率電子負載的協同運作,可精確擷取關鍵參數——內部電阻、I-V行為與頻率相關阻抗,進而提升高功率電子產品之設計與驗證成效。
