內(nèi)容提綱:

1. 電池內(nèi)阻定義及影響

2. 常見電池內(nèi)阻測試方法介紹

3. 東帆在鉛酸蓄電池內(nèi)阻測量領(lǐng)域的實(shí)踐

一. 電池內(nèi)阻定義及影響

電池內(nèi)阻是指電池內(nèi)部的電阻, 由歐姆電阻和電化學(xué)極化內(nèi)阻構(gòu)成. 內(nèi)阻大小受化學(xué)反應(yīng), 電解質(zhì)濃度, 內(nèi)部材料等多種因素影響. 當(dāng)電池充電或放電時(shí), 電流通過電池內(nèi)阻會(huì)產(chǎn)生一定的壓降, 從而影響電池的實(shí)際輸出電壓, 減弱對外部電路的供電能力. 除此之外, 電池內(nèi)阻還會(huì)使電池放電速度變慢, 工作溫度升高, 能量損耗增加, 可用容量降低. 有研究表明, 當(dāng)內(nèi)阻超過正常值的25%, 則蓄電池容量降低到其標(biāo)稱容量的80%左右; 若超過正常值50%, 則蓄電池容量降低到其標(biāo)稱容量的80%以下. 基于上述的負(fù)面因素, 對電池內(nèi)阻的動(dòng)態(tài)持續(xù)監(jiān)測, 在實(shí)際的生產(chǎn)場景中變得十分重要.

二. 常見電池內(nèi)阻測量方法介紹

目前針對鉛酸蓄電池內(nèi)阻的在線監(jiān)測方法, 業(yè)內(nèi)主要有直流放電法和交流阻抗法兩種.

1. 直流放電法

該方法的測量原理為通過對電池進(jìn)行大電流放電, 同時(shí)測量電池兩端的電壓壓降, 進(jìn)而使用歐姆定律計(jì)算其內(nèi)阻大小. 該種方法的優(yōu)點(diǎn)是測量精度可以控制在0.1%以內(nèi), 缺點(diǎn)是需要在2～3秒內(nèi)形成幾十到上百安培的大放電電流, 會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部電極出現(xiàn)極化反映, 加速蓄電池老化失效, 減少蓄電池壽命, 因?yàn)殡姵貎?nèi)阻是動(dòng)態(tài)變化的, 故需要周期性測量, 所以該種方法更適合研發(fā)及樣機(jī)試產(chǎn)時(shí)使用

 2. 交流阻抗法

該方法的測量原理為通過將一定頻率的交變電流施加到待測物體中, 根據(jù)歐姆定律和電容定律綜合計(jì)算電池的內(nèi)阻. 其優(yōu)點(diǎn)是可以有效避免直流放電法導(dǎo)致的電池壽命衰減問題; 其缺點(diǎn)是內(nèi)阻測量值受交變電流頻率的影響較大, 具體表現(xiàn)如下圖一所示:

圖一: 交流阻抗與頻率對應(yīng)曲線

從圖中可以看出在頻率為1kHz附近時(shí), 阻抗值是最穩(wěn)定的, 同時(shí)可以將測量精度誤差控制在1%-2%之間, 符合實(shí)際工程需求, 故該種方案被大規(guī)模商用實(shí)施。

三. 東帆在鉛酸蓄電池內(nèi)阻測量領(lǐng)域的實(shí)踐

東帆科技在實(shí)際應(yīng)用中采用的方法為交流小電流放電法, 屬于對傳統(tǒng)交流阻抗法的創(chuàng)新改良.通過控制對蓄電池放出幅值不超過2A的交變電流，同時(shí)采集放電時(shí)蓄電池兩端的電壓波動(dòng)，并將采集到的波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大處理，精確測量出放電時(shí)電池兩端的壓降，從而算出蓄電池內(nèi)阻值. 這種方法的另一個(gè)好處是, 相比直流放電法, 能夠有效測量出電池內(nèi)部的容抗, 使測量結(jié)果更加接近電池內(nèi)阻的實(shí)際值.

該方法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在具備較高的內(nèi)阻測量精度，放電電流小，持續(xù)時(shí)間短（約 1s）, 對電池?zé)o任何不良影響. 東帆科技將該方法產(chǎn)品化后的性能指標(biāo)如下圖2所示:

圖二： 東帆科技電池單體測量單元內(nèi)阻測量指標(biāo)

東帆科技同使用相同測試原理(交流阻抗法, 1kHz頻率)的日置, Fluke等第三方測試儀做測試結(jié)果比較, 數(shù)值相差很小, 幾近相同, 如下圖三所示:

圖三: 相同測試環(huán)境中第三方內(nèi)阻測試儀結(jié)果VS東帆單體模塊測量結(jié)果

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