電池內阻及其測量方法
發布時間:2011-10-17
中心議題:
- 電池內阻不是一個固定的數值
- 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
butongleixingdedianchineizubutong。xiangtongleixingdedianchi,youyuneibuhuaxuetexingdebuyizhi,neizuyebuyiyang。dianchideneizuhenxiao,womenyibanyonghaooudedanweilaidingyita。neizushihengliangdianchixingnengdeyigezhongyaojishuzhibiao。zhengchangqingkuangxia,neizuxiaodedianchidedadianliufangdiannengliqiang,neizudadedianchifangdiannengliruo。benwenzhuyaojieshaoneizuceliangdenandianyijimuqianxingyezhongyingyongdedianchineizuceliangfangfa。
在zai放fang電dian電dian路lu的de原yuan理li圖tu上shang來lai說shuo,我wo們men可ke以yi把ba電dian池chi和he內nei阻zu拆chai開kai考kao慮lv,分fen為wei一yi個ge完wan全quan沒mei有you內nei阻zu的de電dian源yuan串chuan接jie上shang一yi個ge阻zu值zhi很hen小xiao的de電dian阻zu。此ci時shi如ru果guo外wai接jie的de負fu載zai輕qing,那na麼me分fen配pei在zai這zhe個ge小xiao電dian阻zu上shang的de電dian壓ya就jiu小xiao,反fan之zhi如ru果guo外wai接jie很hen重zhong的de負fu載zai,那na麼me分fen配pei在zai這zhe個ge小xiao電dian阻zu上shang的de電dian壓ya就jiu比bi較jiao大da,就jiu會hui有you一yi部bu分fen功gong率lv被bei消xiao耗hao在zai這zhe個ge內nei阻zu上shang(可能轉化為發熱,或者是一些複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,但經過長期使用後,由於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”le。juedabufenlaohuadedianchidoushiyinweineizuguodadeyuanyinerzaochengwushiyongjiazhi,zhihaobaofei。yinciwomengengyinggaizhuzhongdeshidianchifangchuderongliangerbushichongruderongliang。
一、內阻不是一個固定的數值
麻煩的一點是,電池處於不同的電量狀態時,它的內阻值不一樣;電池處於不同的使用壽命狀態下,它的內阻值也不同。從技術的角度出發,我們一般把電池的電阻分為兩種狀態考慮:充電態內阻和放電態內阻。
1.充電態內阻指電池完全充滿電時的所測量到的電池內阻。
2.放電態內阻指電池充分放電後(放電到標準的截止電壓時)所測量到的電池內阻。
一yi般ban情qing況kuang下xia放fang電dian態tai的de內nei阻zu是shi不bu穩wen定ding的de,測ce量liang的de結jie果guo也ye比bi正zheng常chang值zhi高gao出chu許xu多duo,而er充chong電dian態tai內nei阻zu相xiang對dui比bi較jiao穩wen定ding,測ce量liang這zhe個ge數shu值zhi具ju有you實shi際ji的de比bi較jiao意yi義yi。因yin此ci在zai電dian池chi的de測ce量liang過guo程cheng中zhong,我wo們men都dou以yi充chong電dian態tai內nei阻zu做zuo為wei測ce量liang的de標biao準zhun。
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dan物wu理li課ke本ben上shang教jiao的de用yong電dian阻zu箱xiang推tui算suan的de算suan法fa精jing度du太tai低di,隻zhi能neng用yong於yu理li論lun的de教jiao學xue,在zai實shi際ji應ying用yong上shang根gen本ben無wu法fa采cai用yong。電dian池chi的de內nei阻zu很hen小xiao,我wo們men一yi般ban用yong微wei歐ou或huo者zhe毫hao歐ou的de單dan位wei來lai定ding義yi它ta。在zai一yi般ban的de測ce量liang場chang合he,我wo們men要yao求qiu電dian池chi的de內nei阻zu測ce量liang精jing度du誤wu差cha必bi須xu控kong製zhi在zai正zheng負fu5%以內。這麼小的阻值和這麼精確的要求必須用專用儀器來進行測量。
三、目前行業中應用的電池內阻測量方法
xingyeyingyongzhong,dianchineizudejingqueceliangshitongguozhuanyongshebeilaijinxingde。xiamianwolaishuoshuoxingyezhongyingyongdedianchineizuceliangfangfa。muqianxingyezhongyingyongdedianchineizuceliangfangfazhuyaoyouyixialiangzhong:
1.直流放電內阻測量法
根據物理公式R=U/I,測試設備讓電池在短時間內(一般為2~3秒)強製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,並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,控製得當的話,測量精度誤差可以控製在0.1%以內。
但此法有明顯的不足之處:
(1)隻能測量大容量電池或者蓄電池,小容量電池無法在2~3秒鍾內負荷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生極化現象,產生極化內阻。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。
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2.交流壓降內阻測量法
因為電池實際上等效於一個有源電阻,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),然後對其電壓進行采樣,經過整流、濾波等一係列處理後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)jiaoliuyajiangceliangfadeceliangjingduhenkenenghuishoudaowenbodianliudeyingxiang,tongshihaiyouxiebodianliuganraodekeneng。zheduiceliangyiqidianluzhongdekangganraonenglishiyigekaoyan。
(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wu論lun是shi上shang述shu哪na一yi種zhong方fang法fa,都dou存cun在zai一yi些xie很hen容rong易yi被bei我wo們men忽hu視shi的de問wen題ti,那na就jiu是shi測ce試shi儀yi器qi本ben身shen的de元yuan件jian誤wu差cha和he用yong於yu連lian接jie電dian池chi的de測ce試shi線xian纜lan問wen題ti。因yin為wei要yao測ce量liang的de電dian池chi的de內nei阻zu很hen小xiao,線xian路lu的de電dian阻zu就jiu要yao考kao慮lv進jin去qu了le。一yi條tiao短duan短duan的de從cong儀yi器qi到dao電dian池chi的de連lian接jie線xian本ben身shen也ye存cun在zai電dian阻zu(大約也是微歐級),還有電池與連接線的接觸麵也存在接觸電阻,這些因素必須都在儀器的內部事先做好誤差調節。
所以,正規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hen多duo老lao化hua的de電dian池chi其qi實shi內nei部bu電dian量liang還hai是shi很hen多duo,隻zhi是shi內nei阻zu過guo大da放fang不bu出chu電dian來lai,實shi在zai可ke惜xi。但dan電dian池chi的de內nei阻zu一yi旦dan增zeng加jia後hou,要yao想xiang人ren為wei降jiang低di這zhe個ge內nei阻zu值zhi是shi難nan上shang加jia難nan。因yin此ci對dui於yu已yi經jing老lao化hua的de電dian池chi,我wo們men即ji使shi想xiang出chu很hen多duo辦ban法fa來lai“激活”ta,birudadianliuchongji,xiaodianliufuchong,fangbingxiangdeng,dandaduowujiyushi,huitianfashu。zailejieleshangshuzhishizhihou,womenjibenkeyizhidao,tiaoxuandianchiyaojinkenengditiaoxuanneizujiaoxiaodedianchi。lingwaihenzhongyaodeyidian,dianchijiuzhibuyong,qineizuyehuibuduanzengjia。jianyidajiahaishiyaojingchangshiyongdianchilaibaochidianchineibuhuaxuewuzhidehuoxing。
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