如何測量鋰電池和鉛酸電池的內阻

來源：存能電氣  日期：2019-03-15 09:10  瀏覽量：次

　　如何測量鋰電池和鉛酸電池的內阻?如果電池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必須對鋰電池和鉛酸蓄電池的運行參數(shù)進行全面的在線監(jiān)測。電池狀態(tài)的重要標志之一就是它的內阻。下面存能電氣小編就來介紹幾種電池內阻的常見測試方法。

　　一、什么是電池內阻？

　　電池的內阻是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力，它包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。電池的內阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化，這是因為活性物質的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內阻遵守歐姆定律，極化內阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關系。常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增加。

　　電池的內阻是指電池在工作時,電流流過電池內部所受到的阻力,一般分為交流內阻和直流內阻,由于充電電池內阻很小,測直流內阻時由于電極容量極化,產(chǎn)生極化內阻,故無法測出其真實值,而測其交流內阻可免除極化內阻的影響,得出真實的內值。

　　交流內阻測試方法為:利用電池等效于一個有源電阻的特點,給電池一個1KHz,50mA的恒定電流,對其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值。

　　二、如何測量鋰電池的內阻?

　　鋰電池內阻主要包括兩個部分，歐姆內阻和極化內阻在溫度恒定的條件下，歐姆電阻基本穩(wěn)定不變，而極化電阻會隨著影響極化水平的因素變動。鋰電池內阻的一種典型測試方法—直流內阻測試法，步驟如下：

　　(1)用恒流40A限壓4.2V將鋰電池充滿；

　　(2)用100A電流放出10%DOD(放電深度DepthOfDischarge)的電量，此時電池SOC為90%；

　　(3)靜止1小時；

　　(4)按下圖脈沖功率試驗圖進行一次試驗；

　　(5)重復(1)-(3)的試驗，每次放電深度增加10%，直到放出90%DOD進行最后的測試；

　　(6)將鋰電池放出100%的DOD。

　　鋰電池內阻在線測量：

　　實現(xiàn)鋰電池內阻在線測量的基本原理，當信號源給電池注入一個交流電流信號，測量出電池兩端產(chǎn)生的交流電壓信號和輸入的電流，就可計算出鋰電池的內阻。系統(tǒng)由輸出輸入回路、輸入轉換電路、取樣電路、低噪聲前置放大器、方波轉換電路、乘法器電路、積分器電路、交流恒流信號產(chǎn)生電路、單片機控制系統(tǒng)、顯示器電路、接口電路和計算機等組成。

　　輸出的交流恒流信號接到電池兩端，再將鋰電池內阻產(chǎn)生的電壓信號，從電池兩端直接連接到輸入轉換開關電路。注入電流回路和信號測量回路分開，降低導線阻抗對電池內阻的影響，實現(xiàn)四引線連接。

　　交流壓降內阻測量法：

　　因為鋰電池實際上等效于一個有源電阻，因此我們給鋰電池施加一個固定頻率和固定電流（目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流），然后對其電壓進行采樣，經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運放電路計算出該鋰電池的內阻值。交流壓降內阻測量法的鋰電池測量時間極短，一般在100毫秒左右。

　　這種測量方法的精確度也不錯，測量精度誤差一般在1％～2％之間。

　　三、鉛酸電池內阻測量方法：

　　測量鉛酸蓄電池的歐姆電阻來檢測蓄電池的技術狀態(tài)，這種方法的運用越來越受到人們的歡迎。蓄電池內部電阻測量包含了若干因素，包括的內容不僅限于物理連接電阻，電解質的離子導電性，和發(fā)生在極板的表面的電化學過程。對于6伏以上的多格的電池。格與格之間的連接還會對測試值產(chǎn)生額外的影響。可以通過以下技術來測試蓄電池的內阻：

　　a.阻抗測量可通過給鉛酸電池施加一個已知頻率和振幅的電流信號，然后測量在單節(jié)或整組電池上的產(chǎn)生的交流壓降。交流電壓是由單節(jié)電池的正極和負極端子或者最小單元格測得。再用歐姆定律計算由此產(chǎn)生的阻抗，計算是由儀表自動完成的。

　　b.電導率可以通過給某節(jié)電池上施加一個的已知頻率和振幅的電壓，測試流過該電池上電流的變化值，電導便是在同一相位的交流分量和電壓幅值的比值。

　　c.電阻測量是給鉛酸蓄電池施加一個負載，然后測量流經(jīng)電池上的各個階段的電壓和電流。歐姆值便是靠用電壓的變化率除以電流的變化率得到。

　　d.開路電壓法，開路電壓法是通過測量鉛酸電池的端電壓來估計蓄電池內阻，精度很差，甚至得出錯誤結論。因為即使一個容量已經(jīng)變得很小的蓄電池，再浮充狀態(tài)下其端電壓仍可能表現(xiàn)得很正常。

　　以上就是鋰電池和鉛酸電池內阻測試的方法，因此，采用測量內阻進行檢測電池的方法是速度快且可靠性高的一種好方法。