动力电池内阻交流测试仪

动力电池内阻交流测试仪

3.1外加因素

硬件组成

线可知，当电源电压U=3V，Us(U)在1V1.5V电压范围内变

电池内阻与模拟开关导通电阻之和约为1Ω，为了保证等

化时，其导通电阻的变化量最大值只有003Ω，此数值是上述

R=+1成立，并且使测试电路具有合适的测试电流，电阻r

分析计算中使用的导通电阻增加值0.2Ω 的3/20。这说明实际

R的阻值分别为99Ω和100Ω。电池内阻测量装置的硬件

模拟开关导通电阻的变化所引起的测量误差比 0.5mΩ 小很

成如图4所示。图4中的MN。

多。综上所述，模拟开关导通电阻的变化对测量误差几乎没

4.3 工作原理

有影响。

单片机复位后，其控制端输出高电平，将模拟开关的控制

5实验测试结果

IN置1,然后连续对电压表进行检测。当检测到电压表有输

电压时，单片机将模拟开关的IN控制端置0则D端与S2

利用作者研制的电池内阻测量装置，对不同型号和新

之间呈断开状态，此时电压表测量所得的电压值为电源的电

度不同的电池进行了测试。部分测试结果见表2。

势E。单片机通过数据总线将数字电压表测量所得的电压数

为了科学地衡量电池内阻测量装置的准确性，分别用传

存入单片机存储器中，然后单片机将模拟开关的IN端置1

的电位差计法和不平衡电桥法对上述同样电池的内阻进

D 端与 S2 端之间呈导通状态。此时电压表测量所得的电压

测试，测试结果也列于表2中。

缺点:1、存在着易受充电器纹波

电流和其它噪声源干扰的问题。

2、有些设备不能在线(连接充电器和负载，并处于浮充状

态)对由池进行测试

3、使用频玄为60Hz或50Hz的交流测试由流更不可取，因为这是充由

温度，环境温度是各种电阻的重要影响因素，具体到锂电池，是由于温度影响电化学材料的活性，直

接决定电化学反应的速度和离子运动的速度。电流或者说负载的需求，一方面电流的大小与极化内阻有直接关

联。大体趋势是电流越大，极化内阻越大。另一方面，电流的热效应，对电化学材质的活性产生影响。

3.2电池自身因素产品特点

l 采用彩色触摸液晶屏和按键操作两种模式，可直接触摸操作，也可按键操作，使用简单，流程清晰，满足不同使用习惯的用户。

l 数据存储方式：内部存储和外部存储方式。内部存储可保存999组测试数据，每组存储500节电池数据；进行查询、分析等。

l 具有接续、重测功能。

l 仪表具有电压、内阻、容量柱状图分析比较功能，直接对电池进行优、良、差等分析。

l 仪表具有示波器功能：能实时图形显示电池的最高、最低电压及平均电压，电压纹波。(选配)

l 上位机数据管理软件功能强大，界面友好，提供数据管理、打印、分析、报表统计、自动生成测试报告等功能。

l 增强的过压保护功能，自恢复过流保护功能，使仪器工作更安全可靠。

举例:

读仪器的电阻量程+电压量程(仪器地址为01)

发送:01 03 0002 0002 65CB

仪器返回:010304000400017A32

仪器的电阻量程为0004, 电压量程为0001

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内阻直接体现电池老化程度，有人把电芯内阻作为电池健康状态SOH的评估依据;

单体内阻一致性直接影响成组后的模组容量和寿命，因而被作为电芯分选配组的静态指标普遍应用;

部分。

电解液，锂离子在电解液中的移动速率，受电解液导电率的影响，是电化学极化电阻的主要构成部

分。

隔膜，隔膜自身电阻，直接构成欧姆内阻的一部分，同时其对锂离子移动速率的阻碍，又形成了一部

分电化学极化电阻。

集流体电阻，部件连接电阻，是电池欧姆内阻的主要组成部分。

为什么蓄电池(组)需要定期维护和检测?

过去，开口式蓄电池维护起来比较麻

烦，因为蓄电池在使用的时候要分解电解液中的水，所以要定期检测电解液的比重，蓄电池的电

压等参数，消耗的电解液，要定期加水来补充。

而后又有密封式的蓄电池出现，主要以阀控

式铅酸蓄电池(为主，由于不需加水，所以阀控式铅酸蓄电池从一开始便被称为免维护电池，而

生产厂家又承诺该电池的使用寿命为10~20年(最少为8年)，这样就给国内的技术和维护人员

一种误解，似乎这种电池既耐用又完全不需要维护，许多用户从装上电池后就基本没有进行过维

护和管理，因而在90年代初国内使用的VRLA电池出现了很多以前未遇到的新问题，例如，电池

壳变形、电解液渗漏、容量不足、电池端电压不均匀等。这些现象不单在国内，就是在比我国早频法、内阻、容量

1.概述

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且有利于蓄电池资源进行优化整合。

2.蓄电池的维护

蓄电池的小概率损坏是当今无

法解决的世界性技术难期。也正因如此对蓄电池进行检测及维护不仅是必要的，也是必须的!

现在比较通用的维护方法是:

第一步:用蓄电池内阻检测仪定期对蓄电池内阻进行检测，

找出可能

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l 采用大容量锂电池供电，长时间测试。

l 自动测试模式方便用户测量。

正极材料，负极材料，锂离子嵌入和脱嵌的难易程度，决定了材料内阻的大小，是浓差极化电阻的一4.2交流内阻测量方法

给电池加载一个幅值较小的交流输入作为激励，监测其端电压的响应情况。使用特定程序对数据进行

分析，得出电池的交流内阻。分析得到的阻值，只与电池本身特性有关，与采用的激励信号大小无关。

由于电池电容特性的存在，激励信号的频率不同，其测量得到的阻值也不同。软件分析的结果可以用

一组复数表示，横轴为实部，纵轴为虚部。这样，就形成了一个图谱，所谓交流阻抗谱。

通过进一步的数据分析，人们可以从交流阻抗谱中得到这只电池的欧姆电阻，SEI膜的扩散电阻，

SEI膜的电容值，电荷在电解液中传递的等效电容值以及电荷在电解液中扩散电阻值，进而绘制出电池等效模

型，进行电池性能的进一步研究。锂离子电池内阻测试浅述

锂离子电池因其高电压…高比能量…无记忆效应以及高循环性能等特点，迅速发展成为最重要

电源产品，已广泛应用到消费电子、汽车工业、军工航天、医疗等众多领域。随着中国对新能

汽车、充电桩等产业的重点扶持，锂电池产业在中国市场也空前火爆。在《“十二五”国家战略

新兴产业发展规划》中已将锂离子电池列为行业发展的重点。随之而来，与之匹配的检测方法

标准以及设备也在逐步完善中。

随着GB/T 18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》、GB 31241-2014

携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》、《锂离子电

池行业规范条件》等众多标准出台，对锂离子电池的检测越发严格，对所有类型的锂离子电话

业上下游生产企业也提出了更高要求。

5内阻在工程实践中的应用

内阻，作为锂电池的关键特性之一，对它的研究成果，可以在工程制造等多个领域得到应用。

内阻与电池荷电量有紧密关系，因此被应用于电池管理系统中的SOC估计;

内阻直接体现电池老化程度，有人把电芯内阻作为电池健康状态SOH的评估依据;

单体内阻一致性直接影响成组后的模组容量和寿命，因而被作为电芯分选配组的静态指标普遍应用;

部分。

电解液，锂离子在电解液中的移动速率，受电解液导电率的影响，是电化学极化电阻的主要构成部

分。

隔膜，隔膜自身电阻，直接构成欧姆内阻的一部分，同时其对锂离子移动速率的阻碍，又形成了一部

分电化学极化电阻。

集流体电阻，部件连接电阻，是电池欧姆内阻的主要组成部分。

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为便于分析计算，假设图4中的电池电动势E为1.5V模

显示电路提供显示数据。八总线缓冲器/驱动器对电压表

拟开关的导通电阻由常态值0.5Ω增加到0.7Ω(由ADG819的

D转换电路输出的电压数据与单片机输出的电池内阻值数

导通电阻变化曲线可知，当VDD=1.5伏时,导通电阻变化的最

进行选择，使电压表的显示器能够分时分别显示这两种数

大值为0.2日)，电路中其它元件参数保持不变。按上述计算方法

其三态允许端与单片机的控制线相连。

可得电池内阻比实际值减少了0.5mΩ，可见模拟开关的导通电

(5)电阻R和r选用精密金属膜电阻。