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电池内阻及测量方法

发布日期:2017-11-23 10:08:35 【关闭】
摘要:不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池,由于内部化学特性的不一致,内阻也不一样。电池的内阻很小,我们一般用毫欧的单位来定义它。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下,内阻小的电池的大电流放电能力强,内阻大的电池放电能力弱。

    不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池,由于内部化学特性的不一致,内阻也不一样。电池的内阻很小,我们一般用毫欧的单位来定义它。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下,内阻小的电池的大电流放电能力强,内阻大的电池放电能力弱。

 

gooxian-电池内阻测量方法

      一、内阻不是一个固定的数值
   麻烦的一点是,电池处于不同的电量状态时,它的内阻值不一样;电池处于不同的使用寿命状态下,它的内阻值也不同。从技术的角度出发,我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑:充电态内阻和放电态内阻。
   1.充电态内阻指电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。
   2.放电态内阻指电池充分放电后(放电到标准的截止电压时)所测量到的电池内阻。
   一般情况下放电态的内阻是不稳定的,测量的结果也比正常值高出许多,而充电态内阻相对比较稳定,测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中,我们都以充电态内阻做为测量的标准。

   二、内阻无法用一般的方法进行精确测量
   或许大家会说,高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法……但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低,只能用于理论的教学,在实际应用上根本无法采用。电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合,我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。

  三、目前行业中应用的电池内阻测量方法
  行业应用中,电池内阻的精确测量是通过专用设备来进行的。下面我来说说行业中应用的电池内阻测量方法。目前行业中应用的电池内阻测量方法主要有以下两种:
   1.直流放电内阻测量法
   根据物理公式R=U/I,测试设备让电池在短时间内(一般为2~3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A~80A的大电流),测量此时电池两端的电压,并按公式计算出当前的电池内阻。
   这种测量方法的精确度较高,控制得当的话,测量精度误差可以控制在0.1%以内。
   但此法有明显的不足之处:
(1)只能测量大容量电池或者蓄电池,小容量电池无法在2~3秒钟内负荷40A~80A的大电流;
(2)当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大;
(3)大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。

  2.交流压降内阻测量法
  因为电池实际上等效于一个有源电阻,因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1kHz频率、50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在100毫秒左右。
这种测量方法的精确度也不错,测量精度误差一般在1%~2%之间。
   此法的优缺点:
(1)使用交流压降内阻测量法可以测量几乎所有的电池,包括小容量电池。笔记本电池电芯的内阻测量一般都用这种办法。
(2)交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响,同时还有谐波电流干扰的可能。这对测量仪器电路中的抗干扰能力是一个考验。

  (3)用此法测量,对电池本身不会有太大的损害。

(4)交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。
      四、总结
   很多老化的电池其实内部电量还是很多,只是内阻过大放不出电来,实在可惜。但电池的内阻一旦增加后,要想人为降低这个内阻值是难上加难。因此对于已经老化的电池,我们即使想出很多办法来“激活”它,比如大电流冲击,小电流浮充,放冰箱等,但大多无济于事,回天乏术。在了解了上述知识之后,我们基本可以知道,挑选电池要尽可能地挑选内阻较小的电池。另外很重要的一点,电池久置不用,其内阻也会不断增加。建议大家还是要经常使用电池来保持电池内部化学物质的活性。


  

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