电池内阻及简单的测试方法

电池阻及简单的测试方法

一、什么是电池阻

以前到商店买电池,营业员都要先用小电珠试一下,如发光正常,

则说明电池是好的。现在电器的从业人员,判断电池新旧好坏的时候,

是先测一下开路电压, 再快速测一下短路电流。例如对于普通 5号电池, 短路电流大于 500mA , 则就是好的。以上二个例说明了作为一种能源的电池要求能够输出电流也就是能够输出功率,才能称得上性能良好。为

了便于分析,我们引入电池阻的概念,简约的说,电池阻等于开路

电压除以短路电流。当然这仅仅是表明阻的概念, 实际上是不可能用

这个方法测试阻。在直流条件下我们可以给出电池的直流等效电路,

见图一,以及公式 U=E-IR。此式说明电池阻 R 越小,输出的电流时

电池电压降就越小,或者说该电池能够在大电流的条件下工作。

二、测试电池阻的意义

1、工厂中出厂检验的项目之一

2、组装电池组时,需挑选阻相近的电池单元组成一组。

3、因电池的容量 Ah 越大,阻就越小,因此可以根据阻大小粗略判断电池容量 .

4、电池老化和失效后突出的表现为阻增大,因此测试电池阻就可以快速判断出电池的老化程度。

5、电池组维护过程中,需要经常测试各电池单元的阻,以便把阻增大的单元挑

出来, 换个好的。

三、电池阻的直流测量方法

1、等效电路(见图一

2、测试标准

各种电池的测试标准不完全一样,下面以锂电池为例大体介绍一下测试步骤。

第一步:以 0.2C/h的恒定电流充电至规定电压 . ,例如设电池容量 C=6Ah,则0.2C/h=0.2 6Ah/h=1.2A。

第二步:存放 1-4小时。

第三步:以 0.2C/h的恒定电流 I 1放电时,测出电池两端电压 U 1 。

第四步:以 1C/h的恒定电流 I 2放电时,测出电池两端电压 U 2 。

以上各步骤在20°C ±5°C 的环境下完成。

电池的直流阻 R dc =U1-U 2/I2-I 1 。

3、下面介绍一种简单的业余测试方法

找一块数字万用表,高位数的较好,可以取

得较高的测试灵敏度。一只放电电阻, 一只开关,

按图二连接。电阻阻值的选择,大体上控制放电

电流约为 0.1C/h至 0.2C/h。过大的放电电流有损

电池且阻测试重复性能差。

测试步骤:

(1 K 1断开,先测出电池开路电压 U 1。

(2 K 1接通,电池开始放电,快速读出此

时的电池端电压 U 2 。

则 Rdc=(U1-U 2/(U 2/R1

例如R 1=10Ω, U 1=1.521V, U 2=1.492V, 算出 I 2=U2/R1=0.1492A, 则Rdc=U1-U 2/I2=(1.521-1.492/0.1492=0.194Ω=194mΩ

注意测试时需采用四端测试, 即电压表测试线和放电电路接线必须分开接触电池的两个端口 ,见图二。

四、电池阻的交流测量法

1、简化交流等效电路见图三。电池的实际等效电路较复杂 , 即有串联

电容成份 , 又有并联电容成份。电池的交流等效电路表明,在交流信号的

条件下,一个电池的外部特性可以看成电动势 E 、电阻 R 和电容 C 三者

相串联。但要注意的是,对同一个电池而言 ,在频率不同 , 信号强度不同

以及温度不同时, E 、 R 、 C 、的数值是不同的。表一给出了不同电池在 100Hz 、

1KHz 测试条件下,作者测试的电池的阻抗、阻等数据。表中容抗 Xc=1/2

πfC, 阻抗 Z= Xc2+R2 。表中同时给出了不同电池在温度变化时阻的变化

情况。因测试条件有限 ,表中数据仅供参考。

2、测试标准

为了便于对不同的电池进行比较,和准确的计量,电池阻的测试必须有一个标准,以锂电池交流阻测试为例,简单的介绍一下 IEC 标准主要容:

(1以 0.2C/h的恒定电流充电至规定的电压值。

(2存放 1-4小时。

(3测试时采用交流电流电压法, 即让一个交流电流 Ia

通过电池,然后测取电池两端的电压降 Ua ,见图四。

(4测试信号的频率为1KHz ±0.1KHz ,正弦波。

(5测试电流为 50mA ,或者交流信号流过电池时,在电

池两端产生的电压降不得大于 20mV 。

(6以上各步骤在20°C ±5°C 的环境下完成。

(7电池交流电阻 Rac=Ua/Ia。

其中 Ua 是电池两端交流电压降, 有效值。 Ia 是流过电池

的交流电流, 有效值。

这里补充说明一下,如果是用简单的方法测取电池两端的电压降,则实际上得到的是电池的阻抗 Z , 即 R 和 XC 的复数和。现代的阻测试仪器具有相位检测功能,可以测出 R 两端的交流电压降,从而可以测出电池的阻

R 。

五、测量电池阻的产品介绍

现国已有电池阻测试仪器生产 ,我们以 DME-50型电池测试仪器为例介绍一下电池测试仪的大体情况。该仪器采用交流电流电压法测试原理 ,测试频率为 1KHz , 晶体稳频 ,四端测试, 符合 IEC 标准,测量围

可以达到 0.01 mΩ—200Ω,分为五个量程,测试精度±0.1%Rd±2个字,

由于电压信号的检测采用了相位检测, 固能测出 R 两端的电压降因此实际测出的是电池的阻。仪器在测试交流电阻时, 同时也能显示出电池的直流端电压。仪器由交流电源供电。

仪器采用四端测试,为了在大量生产中提高测试速度,对于不同规格的电池, 采用了不同的测量夹具。铅酸电池, 可采用图五所示的四端夹子 , 按图六所示的方法夹住电池的两个电极。四端测试要领是, 仪器的四个测试端点必须通过导线夹具接触到电池两个电极的四个点上,不能互相碰在一起。圆柱形电池采用图七所示的测试夹具。手机电池可采图八所示双探针测试探头。