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研究课题十一:综述蓄电池内阻的测量方法
作者: 保定钰鑫电气 编辑: 钰鑫电气 来源: 保定钰鑫电气科技有限公司 发布日期: 2019.07.19
信息摘要:
蓄电池内阻测量准确度衡量标准也很重要,DL/T1397.5中对内阻测试仪准确度测量方法是使用被检产品配置的专用测试线,采用大功率高精度精密标…

近年随着经济的持续快速发展,电力、通讯产业发展十分迅速,正处于一个高成长时期,对蓄电池的需求日益增长。随之而来蓄电池监测厂家应用而生,钰鑫电气小编为您讲解蓄电池内阻监测原理!

由于蓄电池特殊的化学性质和内阻无法离线测量的特性,蓄电池内阻测量精度很难保证。在测量过程中蓄电池的内阻值也很容易受影响。

内阻测量常采用的两种方法,一个是直流放电内阻测量法也称大电流法。另一个是交流压降内阻测量法。

一、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。

  二、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,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。

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。

由于蓄电池内阻本身非常小,内阻测量线路的设计引入误差,对内阻测量精度结果也有着较大的区别,一般的电阻测量采用二线法,而蓄电池内阻测量多采用四线法,以减少测量线路对测量结果造成的影响。

1、二线法

二线法时用测量先将被测电阻导线也接到数字多用表上,连接线的电阻也算在被测电阻值里,无法将他们分开。

二线测试只有一个回路,所测得的阻抗为R1+r1+r2,即所测得的阻抗为馈线电阻和待测线路阻值之和,而和r1和r2与R1相比不能忽略,甚至超过R,故无法精确测定被测电的阻值。

蓄电池内阻监测二线法连接图

图1 二线法接线图

2、四线法

四线连接方式如图2所示,连接有两个要求:对于每个测试点都有一条激励线和一条检测线,二者严格分开,各自构成独立回路;同时要求检测线须接到有极高输入阻抗的测试回路上,使流过检测线的电流极小,近似为零。激励线即是电流供给回路,检测线即是电压测定回路,电流、电压两回路各自独立。电流供给回路两端子与电压测定回路两端子共计四端子,故称四线测试。

四端子测试时电流供给回路与电压测定回路是个别独立的(电流供给回路2端子与电压测定回路2端子,共计4端子),由于电压测定计内部阻抗非常高,故电压测定回路中排线阻抗、接触阻抗、内部阻抗皆可忽略,因此可精确测得被测电阻之微小阻值。

四线测量法比通常的测量法多了两根馈线,断开了电压测量端与恒流源两端连线。由于电压测量端与恒流源端断开,恒流源与被测电阻R、馈线R2、R3构成一个回路。送至电压测量端的电压只有R两端的电压,馈线R2、R3电压没有送至电压测量端。因此,馈线电阻R2和R3对测量结果没有影响。馈线电阻R1和R4对测量有影响,但影响很小,由于数字万用表的输入阻抗(MΩ级)远大馈线电阻(Ω级),所以,四线测量法测量小电阻的准确度很高。

蓄电池内阻监测连接四线法

图2 四线法接线图

除了测量方法,蓄电池内阻测量准确度衡量标准也很重要,DL/T1397.5中对内阻测试仪准确度测量方法是使用被检产品配置的专用测试线,采用大功率高精度精密标准电阻,接线如图3所示

内阻测试仪电阻器校验接线

图3蓄电池内阻测试仪电阻器校验接线

为大功率高精度精密标准电阻箱电阻选择示值。当选择时,测得蓄电池内阻及与标准电阻箱连接等引入电阻的总电阻。而后根据测试点分布合理选择阻值,分别测得与标准电阻箱电阻的总电阻。根据公式(1)计算得到被检产品的蓄电池内阻测量准确度

蓄电池内阻监测公式(1)       

其中的取值范围为0.1mΩ ~ 50mΩ,一般取不少于10个测试点。

根据此内阻准确度测量标准,钰鑫传感器模块在中国计量科学院检测内阻测量准确度,数据结果如下:

蓄电内阻测试结果

保定钰鑫电气科技有限公司专注蓄电池监测类产品的质量和研发,通过与华北电力大学、河北大学等科研院所的合作,专注产品的质量、拓宽产品应用范围,研发出适合不同领域、不同环境的蓄电池在线监测系统,从而满足用户的个性化定制需求。如果贵公司想定制蓄电池监测接入方案,欢迎点击客服或电话咨询。


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