《電子技術應用》
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電池內阻及其測量方法
摘要: 不同類型的電池內阻不同,。相同類型的電池,由于內部化學特性的不一致,,內阻也不一樣,。電池的內阻很小,我們一般用毫歐的單位來定義它,。內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標,。正常情況下,內阻小的電池的大電流放電能力強,,內阻大的電池放電能力弱,。本文主要介紹內阻測量的難點以及目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法。
Abstract:
Key words :

中心議題:

  • 電池內阻不是一個固定的數(shù)值
  • 電池內阻的測量方法

解決方案:

  • 直流放電內阻測量法
  • 交流壓降內阻測量法


不同類型的電池內阻不同,。相同類型的電池,,由于內部化學特性的不一致,內阻也不一樣,。電池的內阻很小,,我們一般用毫歐的單位來定義它。內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標,。正常情況下,,內阻小的電池的大電流放電能力強,內阻大的電池放電能力弱,。本文主要介紹內阻測量的難點以及目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法,。

在放電電路的原理圖上來說,我們可以把電池和內阻拆開考慮,,分為一個完全沒有內阻的電源串接上一個阻值很小的電阻,。此時如果外接的負載輕,那么分配在這個小電阻上的電壓就小,,反之如果外接很重的負載,,那么分配在這個小電阻上的電壓就比較大,就會有一部分功率被消耗在這個內阻上(可能轉化為發(fā)熱,,或者是一些復雜的逆向電化學反應),。一個可充電電池出廠時的內阻是比較小的,但經(jīng)過長期使用后,,由于電池內部電解液的枯竭,,以及電池內部化學物質活性的降低,這個內阻會逐漸增加,,直到內阻大到電池內部的電量無法正常釋放出來,,此時電池也就“壽終正寢”了。絕大部分老化的電池都是因為內阻過大的原因而造成無使用價值,,只好報廢,。因此我們更應該注重的是電池放出的容量而不是充入的容量。

一、內阻不是一個固定的數(shù)值

麻煩的一點是,,電池處于不同的電量狀態(tài)時,,它的內阻值不一樣;電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下,,它的內阻值也不同,。從技術的角度出發(fā),我們一般把電池的電阻分為兩種狀態(tài)考慮:充電態(tài)內阻和放電態(tài)內阻,。

1.充電態(tài)內阻指電池完全充滿電時的所測量到的電池內阻,。
2.放電態(tài)內阻指電池充分放電后(放電到標準的截止電壓時)所測量到的電池內阻。

一般情況下放電態(tài)的內阻是不穩(wěn)定的,,測量的結果也比正常值高出許多,,而充電態(tài)內阻相對比較穩(wěn)定,測量這個數(shù)值具有實際的比較意義,。因此在電池的測量過程中,,我們都以充電態(tài)內阻做為測量的標準。

二,、內阻無法用一般的方法進行精確測量

或許大家會說,,高中物理課上有教用簡單公式+電阻箱計算電池內阻的方法……但物理課本上教的用電阻箱推算的算法精度太低,只能用于理論的教學,,在實際應用上根本無法采用,。電池的內阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它,。在一般的測量場合,,我們要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5%以內。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專用儀器來進行測量,。

三,、目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法

行業(yè)應用中,電池內阻的精確測量是通過專用設備來進行的,。下面我來說說行業(yè)中應用的電池內阻測量方法,。目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法主要有以下兩種:

1.直流放電內阻測量法

根據(jù)物理公式R=U/I,測試設備讓電池在短時間內(一般為2~3秒)強制通過一個很大的恒定直流電流(目前一般使用40A~80A的大電流),,測量此時電池兩端的電壓,,并按公式計算出當前的電池內阻。

這種測量方法的精確度較高,,控制得當?shù)脑?,測量精度誤差可以控制在0.1%以內。

但此法有明顯的不足之處:
(1)只能測量大容量電池或者蓄電池,,小容量電池無法在2~3秒鐘內負荷40A~80A的大電流,;
(2)當電池通過大電流時,,電池內部的電極會發(fā)生極化現(xiàn)象,產(chǎn)生極化內阻,。故測量時間必須很短,否則測出的內阻值誤差很大,;
(3)大電流通過電池對電池內部的電極有一定損傷,。

2.交流壓降內阻測量法


因為電池實際上等效于一個有源電阻,因此我們給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電池的內阻值,。交流壓降內阻測量法的電池測量時間極短,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。

此法的優(yōu)缺點:
(1)使用交流壓降內阻測量法可以測量幾乎所有的電池,,包括小容量電池,。筆記本電池電芯的內阻測量一般都用這種辦法。
(2)交流壓降測量法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響,,同時還有諧波電流干擾的可能,。這對測量儀器電路中的抗干擾能力是一個考驗。
(3)用此法測量,,對電池本身不會有太大的損害,。
(4)交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內阻測量法。

3.測試儀器的元件誤差及測試用的電池連接線問題

無論是上述哪一種方法,,都存在一些很容易被我們忽視的問題,,那就是測試儀器本身的元件誤差和用于連接電池的測試線纜問題。因為要測量的電池的內阻很小,,線路的電阻就要考慮進去了,。一條短短的從儀器到電池的連接線本身也存在電阻(大約也是微歐級),還有電池與連接線的接觸面也存在接觸電阻,,這些因素必須都在儀器的內部事先做好誤差調節(jié),。

所以,正規(guī)的電池內阻測試儀一般都配有專用的連接線和電池固定架子,。

四,、總結

很多老化的電池其實內部電量還是很多,只是內阻過大放不出電來,,實在可惜,。但電池的內阻一旦增加后,,要想人為降低這個內阻值是難上加難。因此對于已經(jīng)老化的電池,,我們即使想出很多辦法來“激活”它,,比如大電流沖擊,小電流浮充,,放冰箱等,,但大多無濟于事,回天乏術,。在了解了上述知識之后,,我們基本可以知道,挑選電池要盡可能地挑選內阻較小的電池,。另外很重要的一點,,電池久置不用,其內阻也會不斷增加,。建議大家還是要經(jīng)常使用電池來保持電池內部化學物質的活性,。

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