电池交流阻抗测试
交流阻抗测试是以小振幅正弦波电压信号(或电流信号)作扰动，使电极系统产生近似线性关系的电流或电压响应，从而测量动力电池体系在某一频率范围阻抗谱的方法。这种“黑箱方法”以电压、电流为输入、输出，间接得到电池内部阻抗信息。
在研究电化学阻抗谱的过程中，研究人员基于电化学原理发现了电极界面双电层电容偏离纯电容的特性，由此引申出了分数阶模型，显著提高了对电池频域、时域特性的拟合精度。此外，动力电池交流阻抗谱与老化状态存在强烈的单调映射关系。因此，在获取动力电池交流阻抗谱后，可通过对其中某些特征参数的提取来标定动力电池SOH。
使用电化学工作站对动力电池进行EIS测试有多种方式可选，可采用二电极体系、三电极体系、四电极体系等。如图2-20所示，二电极体系包含工作电极、对电极，三电极体系相比于二电极体系增加了一个已知电位的参比电极，由此可以获得工作电极的电位，同时通过工作电极和对电极回路可以获得流过体系的电流，即可研究动力电池某一电极电位与界面反应对的关系。目前较为常用的是二电极体系。
二电极体系下动力电池与电化学工作站的连接方式如图2-21所示，实物连接方式如图2-22所示。将动力电池的正极作为工作电极，将负极作为对电极，与电化学工作站相应接口连接，用来提供正弦激励信号。此外，参比电极线与负极连接，感受电极线与正极连接，二者没有电流流过，用来测量它们之间的电压信号。
图2-20 EIS测试的二电极体系和三电极体系
图2-21 二电极体系下动力电池与电化学工作站的连接方式EIS的测试方法通常有两种：恒电流法和恒电位法。从理论上讲，两者的测量结果一致，但实际应用中二者的应用场合不同。恒电位法应用较为广泛，动力电池的激励由一个恒定电压与一个幅值确定的正弦信号叠加得到的复合电压信号来提供，同时电化学工作站测量系统的交流电流响应，根据电压和电流的比例得到阻抗。恒电流法是指对动力电池施加一个由直流电流(可以为0)与一个幅值确定的正弦电流信号叠加的复合电流信号作为激励，同时电化学工作站测量动力电池系统的电压信号响应，根据电压和电流的比值计算阻抗。这种方法一般应用于与腐蚀相关的测试或者燃料电池测试中。对于锂离子动力电池，恒电位原位EIS测试和恒电流原位EIS测试均有采用。而恒电流原位EIS测试，能
够防止在长时间测量过程中导致的动力电池充电或者放电，从而保持SOC值恒定。
图2-22 动力电池与电化学工作站的连接方式
充放电结束后静置时间的长短直接影响到锂离子动力电池系统内部的稳定性，这也是影响电化学阻抗谱测量结果可靠性的一个重要因素。静置时间可以通过测量该时间内电压电流的变化趋势，和比较不同静置时间下阻抗谱的测量结果来确定。一般情况下，合理的静置时间为3h，相比于更短的静置时间，测量结果的可重复性大大提升，并且低频坏点出现的频率明显降低。另外，EIS测试还受到很多因素影响，例如电化学工作站夹具在电池极耳上的连接位置、所使用的测试线长度等。这些因素在实验过程中都要统一。
动力电池电化学阻抗谱测试结果通常展示在负奈氏图上，横坐标为阻抗的实部，纵坐标为阻抗的负虚部，从左下到右上频率逐渐降低。某动力电池电化学阻抗谱如图2-23所示。
交流阻抗怎么测量 交流阻抗法是电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 （1）交流阻抗：交流阻抗即阻抗，在电子学中，是指电子部件对交流激励信号呈现出的电阻和电抗的复合特性;在电化学中，是指电极系统对所施加的交流激励信号呈现出的电阻和电抗的复合特性。阻抗模的单位为欧姆，阻抗辐角(相角）的单位为弧度或度。 （2）交流阻抗谱：在测量阻抗的过程中，如果不断地改变交流激励信号的频率，则可测得随频率而变化的一系列阻抗数据。这种随频率而变的阻抗数据的集合被称为阻抗频率谱或阻抗谱。阻抗谱是频率的复函数，可用幅频特性和相频特性的组合来表示;也可在复平面上以频率为参变量将阻抗的实部和虚部展示出来。测量频率范围越宽，所能获得的阻抗谱信息越完整。RST5200电化学工作站的频率范围为：0.00001Hz～1MHz，可以很好地完成阻抗谱的测量。 （3）电化学阻抗谱：电化学阻抗谱是一种电化学测试方法，采用的技术是小信号交流稳态测量法。对于电化学电极体系中的溶液电阻、双电层电容以及法拉第电阻等参量，用电化学阻抗谱方法可以很精确地测定;而用电流阶跃、电位阶跃等暂态方法测定，则精度要低一些。另外，像扩散传质过程等需要用较长时间才能测定的特性，用暂态法是无法实现的，而这却是电化学阻抗谱的长项。 （4）电化学阻抗谱测量的特殊性：就测量原理而言，在电化学中测量电极体系的阻抗谱与在电子学中测量电子部件的阻抗谱并没有本质区别。通常，我们希望获得电极体系处于某一状态时的电化学阻抗谱。而维持电极体系的状态，须使电极电位保持不变。通常认为，电极电位变化50mV以上将会破坏现有的状态。因此，在电化学阻抗谱测量中，必须注意两个关键点，即：偏置电位和正弦交流信号幅度。 （5）正弦交流信号的幅度：为了避免对电化学电极体系产生大的影响以及希望其具有较好的线性响应，正弦交流信号的幅度通常可设在2～20mV之间。 （6）自动去偏：在电化学阻抗谱测量过程中，由于偏置电位不一定等于开路电位以及少量的非线性作用，在工作电极电流中还会含有直流成分。去除这个直流成分(偏流），可扩大交流信号的动态范围、提高信噪比。RST5200电化学工作站，可在测量过程中动态地调整去偏电流，使获得的阻抗谱数据更精准。另外，在软件界面的状态栏中，可实时显示工作电极的极化电流，供操作者参考。 以上为交流阻抗的相关说明，下面我们就实验设置过程中遇到的专业名词
为什么要对蓄电池进行内阻测试 蓄电池电压、电流、温度是蓄电池重要的运行参数，但是不能反映蓄电池内部状态。内阻作为目前国际公认的对蓄电池最有效的、测量最便捷的性能参数，能够反映蓄电池的劣化程度、容量状态等性能指标，而这些指标是电压、电流、温度等运行参数所无法反映的。 蓄电池的四种主要的失效模式：（失水、负极板硫化、正极板腐蚀和热失控的直接影响使蓄电池的容量下降，内阻升高）是造成蓄电池内阻升高的主要原因。 随着蓄电池的容量状态的下降，蓄电池的内阻会升高。容量越大的蓄电池其反映的内阻越小，同时随着蓄电池劣化程度的加大，蓄电池的内阻也会出现显著的增高。所以，蓄电池的内阻与其容量有着密切的关系：蓄电池内阻升高是蓄电池性能劣化的重要标志。 国际电信电源年会的研究成果显示，如果蓄电池的内阻超过正常值25％，该容量已降低到其标称容量的80％左右，如果蓄电池内阻超过正常值的50％，该蓄电池容量已降低到其标称容量的80％以下，需及时更换。 蓄电池在绝大部分现场是串联使用的，单体蓄电池的性能状态直接影响到蓄电池组的性能状态。同时，蓄电池组中的落后电池会加快与其串联的其他蓄电池的劣化速度。所以，对单体蓄电池的监测是保障蓄电池组的容量状态和使用寿命的必要条件。 通过对蓄电池组中的单体蓄电池进行内阻测试，能够准确地掌握蓄电池组中的每个单体蓄电池的性能状态。同时对于保证蓄电池供电稳定和延长蓄电池组的使用寿命具有重要意义。 蓄电池的容量状态会随着使用时间的增长而降低。根据国际电化学年会对25,000只通信用蓄电池的研究结果表明，蓄电池在使用2年后就会进入不稳定期。也就是说，蓄电池组在使用2年后就会出现容量状态大幅度下降的蓄电池单体。
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电路实验 第三次实验 实验名称：交流阻抗参数的测量和功率因数的改善院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 103 实验组别： 同组人员：实验时间：2011/11/22 评定成绩：审阅教师：
交流阻抗参数的测量和功率因数的改善 一、 实验目的 1、 学习测量阻抗参数的基本方法，通过实验加深对阻抗概念的理解； 2、 掌握电压表、电流表、功率表和单相自耦调节器等电工仪表的正确使用方法。 二、 实验原理 对于交流电路中的元件阻抗值（r 、L 、C ），可以用交流阻抗电桥直接测量，也可以用下面两种方法来进行测量。 1． 三电压表法 先将一已知电阻R 与被测元件Z 串联，如实验内容图一（a ）所示。当通过一已知频率的正弦交流信号时，用电压表分别测出电压U 、U1和U2，然后根据这三个电压向量构成的三角形矢量图和U2分解的直角三角形矢量图，从中可求出元件阻抗参数，如图一（b ）所示。这种方法称为三电压表法。 由矢量图可得： 222 12 12 22cos 2cos sin r x U U U U U U U U U θθ θ --= == 111r x x RU r U RU L wU U C wRU = = = 2.三表法 图如图二所示： 首先用交流电压表，交流电流表和功率表分别测出元件Z 两端电压U 、电流I 和消耗的有功功率P ，并且根据电源角频率w,然后通过计算公式间接求得阻抗参数。这种测量方法称为三表法，它是测量交流阻抗参数的基本方法。 被测元件阻抗参数（r 、L 、C ）可由下列公式确定： 2cos cos U z I P IU P r z I ?? = = == sin 1x z x L w C xw ? ==== 三、 实验内容 1、三电压表法
精品文档 精品文档 蓄电池的内阻的技术含义和测量 郑州移动通信分公司 胡贵山 内容提要：蓄电池的内阻是电池的一个重要指标，它的物理含义和电化学含义是什么？能 不能用蓄电池的电导内阻来判断电池的安全性？本文就蓄电池的动态内阻和静 态内阻的技术含义作了分析， 1.蓄电池内阻的构成 蓄电池的内阻是由以下几部分构成。 1.1极柱间的欧姆电阻。其中包括构件的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻。以上的电阻是蓄电池的静态电阻，即在不放电的条件下，测得的欧姆电阻。 1.2蓄电池的极化电阻。蓄电池在放电的条件下，由于外电路放电的需要，导致内部电解液中离子的运动。离子的运动有趋极效应，即在电池的内部的正负极附近，有不同浓度的离子存在，形成浓差极化。如SO 42-离子，在正极附近的消耗量比负极大。电化学极化是化学电极在电化学反应时的特征，即在放电时电极电位会自动向减少位差的方向偏移。在两种极化作用下，导致正极电极电位下降，负极电极电位上升。总的结果，使电池的端电压下降，宏观上表现出电池内阻增大。 电池的内阻分为动态内阻和静态内阻两种，其表达的技术内容是大不相同的。 2. 蓄电池动态内阻的测量方法 池的空载电压在开关电压V 2。 r = 显然，其动态内阻r 比如1号电池点亮2.5V 的小灯泡时工作电流0.35A ，当灯不亮时，可测的电池的供电电压下降到0.8V 左右，这是由于电池内阻增大造成的。计算在这种工作状态下，电池空载电压1.3V ，内阻是1.44Ω。把这样的电池再用于晶体管收音机，由于工作电流减小到50mA ，电池的供电电压依然可在1.25V 左右，计算内阻相应为1Ω，晶体管收音机照样工作。 因此，当说到蓄电池的动态内阻是多少Ω时，必须同时说明其放电电流值，同时蓄电池
#2发电机转子交流阻抗试验 技术方案 批准人： 审定人： 审核人： 编写人： 贵州黔东电力有限公司 2011年07月07日
#2发电机转子交流阻抗试验技术方案 1、试验目的: 针对#2发电机运行中震动较大等原因，对#2发电机进行:转子绕组直流电阻试验、发电机堂内转子交流阻抗试验、发电机转子两极分担电压试验。来判断发电机转子绕组是否存在匝间短路，为查找发电机震动较大提供技术数据和分析判断依据。 2、引用标准 DLT1051-2007 《电力技术监督导则》 DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 3、使用仪器仪表 FULK 兆欧表 HDBZ-5 直流电阻测试仪 HDJZ 型发电机转子交流阻抗测试仪 5 测试内容及工作程序 5.1试验内容 5.1.1 试验方法
用铜电刷通过滑环向转子绕组施加交流电压，同时读取电流、电压和功率损耗值。 5.1.2试验接线见图1。 图1试验接线 本图较一般接线图增加了隔离变压器，因为现在大多检修电源开关都装了漏电保安器，由于转子绕组对地有电容，当交流电源接上后对地会有电容电流，就会导致漏电保安器动作跳开电源开关，因此建议前极加上一隔离变压器。如果没有隔离变压器，可直接将调压器接220V 交流电源，但接的开关不能有漏电保安器。开关容量需要60A 。 5. 2试验操作程序（步骤）： （1）试验前先确认转子绕组的励磁回路已全部断开并验电； （2）现场封闭：对试验现场进行封闭，用围栏或绳子将试验现场围起，并悬挂标示牌。 （3）按图1接好试验接线，带电空试以检查试验设备和各仪器仪表是否正常； （4）试验电压的确定 对于额定励磁电压在400V 及以下的绕组，施加的电压一般考虑为其电压峰值等于额定励磁电压。额定励磁电压大于400V 时，电压可适当降低。本机转子绕组交流阻抗较小，外施电压到100V 电流已超过40A ，故历次试验都只加到100V 电压，本次试验也可加到100V ，以便与以往数据比较。 （5）用铜电刷通过滑环向转子绕组施加交流电压，同时读取电流、电压和功率损耗值。 （6)应在静止状态下的定子膛内、膛外和在超速试验前后的额定转速下分别测量，每种工况都应在几个不同的电压下进行测量。 （7）试验完毕后，断开电源，然后需检查试验仪表是否正常。 （8）记录温度和湿度。 5. 3试验时注意事项：合电源开关向转子施加电压前必须大声通知。 转子绕组 铜刷
发电机转子交流阻抗试验方法 一、发电机转子交流阻抗试验的目的 如果转子绕组出现匝间短路，则转子绕组有效匝数就会减小，其交流阻抗就会减小，损耗会有所增大，因此，通过测量转子绕组交流阻抗和功率损耗，与历次试验数据相比，就可以有效地判断转子绕组是否有匝间短路。 二、试验方法及注意事项 1. 试验方法 向转子绕组施加交流电压，读取电压、电流及功率损耗值。 施加电压的大小通过调压器调节。 2. 试验用仪器 (1)转子交流阻抗测试仪、调压器。 (2)在现场没有转子交流阻抗测试仪时，可使用调压器、标准CT、交流电压表、交 流电流表、有功功率表。 3. 用交流阻抗测试仪测量 发电机转子交流阻抗测试仪为新型的测试仪器，装置内部自动计算电流、电压、功率、阻抗及曲线等相关数据，试验时只需调压即可，仪器会自动读取数据，并带过流过压保护报警功能。 4. 无功补偿装置的作用 无功补偿装置是通过感性电流和容性电流之间的关系，可补偿试验电流30A到100A，对于大型发电机组，本试验使用的调压器如果有条件并接无功补偿装置，则调压器容量可以大大减小，可使用6KVA、250V的调压器。如果没有无功补偿箱，调压器容量将达到10KVA，比较笨重。 5. 注意事项 (1) 阻抗和功率损耗值自行规定。在相同试验条件下与历年数值比较，不应有显著变化。 (2) 隐极式转子在膛外或膛内以及不同转速下测量。 (3)每次试验应在相同条件、相同电压下进行，试验电压峰值不超过额定励磁电压。 (4)转子到现场后，未穿入发电机前，应做膛外转子交流阻抗试验，穿入发电机后， 可做膛内测试。此项目属于单体试验，应由安装单位进行。 (5)机组整套启动前，提前准备试验仪器及接线。测试工作负责单位由调试单位和安 装单位协商进行。 (6)在机组升速过程中，选取不同的转速点测试，直到机组定速3000转。 (7)机组超速试验后，应再次进行本试验。 (8)试验时，应注意与励磁回路断开。以避免对励磁回路造成损害；受励磁设备的影 响，不能加压。 (9)试验时，应选取足够容量的外接临时电源，并不使用带漏电保护的电源开关。 (10)试验前，应确认碳刷研磨符合工艺要求，以避免影响试验数据的准确性。 6. 碳刷研磨的必要性 碳刷的弧度应研磨至和滑环的弧度一样,不然升速时转子打火很厉害,况且电弧产生熄灭间会有过电压,另外也直接影响到试验接线各环节接触的良好性，从而影响试验数据的准确性。 另外，所有的测量线最好用粗短线,因为有功功率损耗大部分消耗在转子线圈上,还有一部分会消耗在测量导线上,应尽量减少测量导线的有功损耗.
电池内阻及简单的测试方法 一、什么是电池内阻 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,我们引入电池内阻的概念,简约的说,电池内阻等于开路 电压除以短路电流。当然这仅仅是表明内阻的概念, 实际上是不可能用这个方法测试内阻。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。此式说明电池内阻 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、测试电池内阻的意义 1、工厂中出厂检验的项目之一 2、组装电池组时,需挑选内阻相近的电池单元组成一组。 3、因电池的容量 Ah 越大,内阻就越小,因此可以根据内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内阻增大,因此测试电池内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内阻,以便把内阻增大的单元挑出来, 换个好的。 三、电池内阻的直流测量方法 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。 电池的直流内阻 R dc =U1-U 2/I2-I 1 。
怎样测试蓄电池内阻 蓄电池的容量与蓄电池内阻有极大的关系,内阻大小基本可以判断蓄电池的好坏！这里我们用派司德的BSB-616内阻测试仪，讲得是用于电力、通讯和UPS电源蓄电池检测的蓄电池测试。 蓄电池内阻测试设备的种类很多，他们的主要区别的测试蓄电池的种类不一样，测试的蓄电池的容量和端电压不一样，一般都使用交流注入法进行测试。 1贮备设备2检查蓄电池表面温度，检查蓄电池是最好先摸一摸蓄电池的温度，防止在测试时出现爆炸的事故，有条件的朋友可以使用红外测温仪和热像仪来检测温度3按蓄电池排序测试，发生内阻异常时，要同时检测连接电阻值，必要时紧固后重新测试 当充电系统纹波过大时，可暂时关闭逆变模块后，在进行测试4存储测试结果5分析测试结果6在不干胶标签上做好标记7打印测试报告并存档 注意事项 测试前的准备 1，给测试仪充满电，检查测试仪正常 2，准备一些必要的维护工具和防护工具，比如绝缘紧固的工具 3，查看被测试蓄电池的历史记录，可能很多单位没有这方面的记录，连蓄电池是什么时候安装投入使用的都不清楚，但你一定要做一些功课，把它搞清楚
4，准备一些不干胶的标签，有条件的在标签上打上型号、内阻值、测试日期、标号 5，带上一个温度计记录下测试时的环境温度，有测温计的，要带上 6，准备一个记录本，记录下测试时一些意外情况和心得测试的频率 实际上蓄电池变坏的周期是以周为单位的，换句话说蓄电池的性能的突变是在14天内完成的，从这个特点来讲，我们应该每周做一次内阻检测，但对电力和通讯行业，这种强度是不能实现的，我建议至少要每个季度测试一次，美国的维护规范也是这样要求的，最低的也要一年检测一次，对重要的系统，不容许发生任何断电的单位，我还是建议使用在线检测系统。 有的工程师同我辩论说，我们局这么多年没有执行规程，也没有出什么大事故，我告诉他，不是蓄电池一旦没有电，一定会发生火烧联营的大事故，或者烧主变，但这种状况持续下去一定会发生大事故。这是个逻辑问题，我不在这都讨论。 测试是容易出现的问题几个理论误区 1，关于标准值问题 蓄电池没有和容量对应的标准的内阻值，我们测试时比较变化的基准是初始值，很多业内老大花了很多时间来求证标准内阻值是毫无意义的，美国在1996年以后已不再讨论这个问题。 2，关于测试结果不准确问题 测试不准确是只把好的蓄电池判成坏的蓄电池，把坏的蓄电池判成好的蓄电池，发生这种情况的原因如下：
蓄电池内阻测试标准 蓄电池的内阻是指蓄电池在工作时,电流流过蓄电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值。 蓄电池的容量主要是和极板上活性物质的利用率有关。而蓄电池极板上的活性物质是：二氧化铅、铅。 在蓄电池内部的化学反应过程中，其实质就是极板上的活性物质和稀硫酸电解液发生的电化学反应，产生电流。 在这个电化学反应过程中，经常伴随着一种学名叫“硫酸盐化的”负反应，也就是铅和硫酸生成了一种硫酸铅，这种硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对电池的充放电产生极不好的影响，因为在负极板上形成的硫酸盐越多，电池的内阻越大，电池的可充放电性能越差，负极板上吸收不了正极产生的气体，久而久之电池失效。 而且影响铅酸蓄电池容量的因素有很多：放电率、温度、终止电压、极板几何尺寸、电解液浓度等。 电池的内阻：欧姆电阻和极化内阻 欧姆电阻：电极材料、电解液、隔膜的电阻。 极化内阻：正负极化学反应时引起的内阻 两者并不是直接影响的，而是通过影响其他方面来影响对方。也就是说，两者并没有直接的关系，而是通过影响对方的制约因素来影响对方。 例如：温度的变化可以影响到电池的电解液和电阻变化
1）电解液温度升高，扩散速度增加，电阻降低，电动势增加，因此电池容量及活性物质的利用率随温度增加而增加； 2）电解液温度降低大，黏度增大，离子运动受阻，扩散能力降低，电阻增大，电化学反应阻力增加，导致蓄电池容量下降。 蓄电池检测内阻已经成为比较流行判断电池好坏的方式. 群菱能源专注于蓄电池维护测试领域，针对蓄电池内阻测试测难题，推出BT-7100蓄电池内阻测试仪，BT-7100是快速准确测量电池运行状态参数的数字存储式多功能便携式测试仪器。该仪表通过在线测试，能显示并记录多组电池电压、内阻、连接条电阻等电池重要参数，精确有效地判别电池优良状况，并可与计算机及专用电池数据分析软件一起构成智能测试设备，进一步跟踪电池的衰变趋势，并提前报警，以利于运维技术及管理人员酌情处理。
LiFePO /C锂离子电池直流内阻测试研究 4 摘要：研究了圆柱形动力磷酸铁锂锂离子电池在不同电流、不同测试持续时间下的直流内阻。分析了电池SOC、充电电流和放电电流、持续时间以及电流和时间的交互作用对电池直流内阻的影响。研究表明，测试电流和持续时间对电池的直流内阻影响比较大，在30~80%SOC 范围内相同测试条件下电池的直流内阻变化不大；放电测试条件下的直流内阻略高于充电测试条件下的直流内阻；在0~10s内，电池的直流内阻测试值与测试时间呈线性变化关系；容量型电池与功率型电池的直流内阻变化规律相同。 关键词：直流内阻，磷酸铁锂,锂离子电池，动力电池，测试方法 /C Li-ion battery Study on the DC internal resistance of LiFePO 4 Abstract: DC internal resistance of battery is an essential parameter for designing vehicle auxiliary system and battery pack. The effects of current, time, SOC on DC internal resistance of LiFePO4/C Li-ion battery were tested and analyzed respectively. The research shows that the DC internal resistance is similar at 30~80% SOC on the same test methods, the DC internal resistance with discharging methods is larger than it with charging methods, and the DC internal resistance is linear with the test time in 10s at the same SOC and current. The DC internal resistance variation rules of the high energy battery are similar to the high power battery. , Li-ion battery, power battery, Keywords: DC internal resistance, LiFePO 4 test methods 内阻是评价电池性能的重要指标之一。内阻的测试包括交流内阻与直流内阻。对于单体电池，一般以交流内阻来进行评价，即通常称为欧姆内阻。但对于大型电池组应用，如电动车用电源系统来说，由于测试设备等方面的限制，不能或不方便来直接进行交流内阻的测试，一般通过直流内阻来评价电池组的特性。在实际应用中，也多用直流内阻来评价电池的健康度，进行寿命预测，以及进行系统SOC、输出/输入能力等的估计。在生产中，可以用来检测故障电池如微短路等现象。 直流内阻的测试原理是通过对电池或电池组施加较大的电流（充电或放电），持续较短时间，在电池内部还没有达到完全极化的情况下，根据施加电流前后电池的电压变化和施加的电流，计算电池的直流内阻。测试直流内阻必须选择好四个参数：电流（或采用的倍率）、脉冲时间、荷电状态（SOC）、测试环境温度。这些参数的变化对直流内阻有较大的影响。 直流内阻不仅包括了电池组的欧姆内阻部分(交流内阻部分)，还部分包括了电池组的一些极化电阻。而电池的极化受电流、时间等影响比较大。目前常用的直流内阻测试方法有以下三个：（1）美国《FreedomCAR电池测试手册》中的HPPC测试方法：测试持续时间为10s，施加的放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的0.75。具体电流的选择根据电池的特性来制定。（2）日本JEVSD713 2003的测试方法，原来主要针对Ni/MH电池，后也应用于锂离子电池，首先建立0～100％SOC下电池的电流一电压特性曲线，分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充电或放电时间分别为10s，计算电池的直流内阻。（3）我国“863”计划电动汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范》中提出的测试方法，测试持续时间为5s，充电测试电流为3C，放电测试电流为9C。 JEVS法、HPPC法两种测试方法各有特点，JEVS法采用0～10C“系列”电流可以避免采用单一电流产生的结果偏差，其假定电池的内阻主要成分是近似恒定的欧姆阻抗，因此
电池交流阻抗测试 交流阻抗测试是以小振幅正弦波电压信号(或电流信号)作扰动，使电极系统产生近似线性关系的电流或电压响应，从而测量动力电池体系在某一频率范围阻抗谱的方法。这种“黑箱方法”以电压、电流为输入、输出，间接得到电池内部阻抗信息。 在研究电化学阻抗谱的过程中，研究人员基于电化学原理发现了电极界面双电层电容偏离纯电容的特性，由此引申出了分数阶模型，显著提高了对电池频域、时域特性的拟合精度。此外，动力电池交流阻抗谱与老化状态存在强烈的单调映射关系。因此，在获取动力电池交流阻抗谱后，可通过对其中某些特征参数的提取来标定动力电池SOH。 使用电化学工作站对动力电池进行EIS测试有多种方式可选，可采用二电极体系、三电极体系、四电极体系等。如图2-20所示，二电极体系包含工作电极、对电极，三电极体系相比于二电极体系增加了一个已知电位的参比电极，由此可以获得工作电极的电位，同时通过工作电极和对电极回路可以获得流过体系的电流，即可研究动力电池某一电极电位与界面反应对的关系。目前较为常用的是二电极体系。
二电极体系下动力电池与电化学工作站的连接方式如图2-21所示，实物连接方式如图2-22所示。将动力电池的正极作为工作电极，将负极作为对电极，与电化学工作站相应接口连接，用来提供正弦激励信号。此外，参比电极线与负极连接，感受电极线与正极连接，二者没有电流流过，用来测量它们之间的电压信号。
图2-20 EIS测试的二电极体系和三电极体系
图2-21 二电极体系下动力电池与电化学工作站的连接方式EIS的测试方法通常有两种：恒电流法和恒电位法。从理论上讲，两者的测量结果一致，但实际应用中二者的应用场合不同。恒电位法应用较为广泛，动力电池的激励由一个恒定电压与一个幅值确定的正弦信号叠加得到的复合电压信号来提供，同时电化学工作站测量系统的交流电流响应，根据电压和电流的比例得到阻抗。恒电流法是指对动力电池施加一个由直流电流(可以为0)与一个幅值确定的正弦电流信号叠加的复合电流信号作为激励，同时电化学工作站测量动力电池系统的电压信号响应，根据电压和电流的比值计算阻抗。这种方法一般应用于与腐蚀相关的测试或者燃料电池测试中。对于锂离子动力电池，恒电位原位EIS测试和恒电流原位EIS测试均有采用。而恒电流原位EIS测试，能
电池内阻基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
电池内阻基础知识 不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。电池的内阻很小，我们一般用毫欧的单位来定义它。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。 在放电电路的原理图上来说，我们可以把电池和内阻拆开考虑，分为一个完全没有内阻的电源串接上一个阻值很小的电阻。此时如果外接的负载轻，那么分配在这个小电阻上的电压就小，反之如果外接很重的负载，那么分配在这个小电阻上的电压就比较大，就会有一部分功率被消耗在这个内阻上（可能转化为发热，或者是一些复杂的逆向电化学反应）。一个可充电电池出厂时的内阻是比较小的，但经过长期使用后，由于电池内部电解液的枯竭，以及电池内部化学物质活性的降低，这个内阻会逐渐增加，直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来，此时电池也就“寿终正寝”了。绝大部分老化的电池都是因为内阻过大的原因而造成无使用价值，只好报废。因此我们更应该注重的是电池放出的容量而不是充入的容量。 一、内阻不是一个固定的数值 麻烦的一点是，电池处于不同的电量状态时，它的内阻值不一样；电池处于不同的使用寿命状态下，它的内阻值也不同。从技术的角度出发，我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑：充电态内阻和放电态内阻。 1.充电态内阻指电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。 2.放电态内阻指电池充分放电后（放电到标准的截止电压时）所测量到的电池内阻。 一般情况下放电态的内阻是不稳定的，测量的结果也比正常值高出许多，而充电态内阻相对比较稳定，测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中，我们都以充电态内阻做为测量的标准。 二、内阻无法用一般的方法进行精确测量
蓄电池内阻标准文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
蓄电池内阻测试标准内阻值为亳欧（mΩ）
蓄电池内阻测试仪 “智能蓄电池测试仪”又叫蓄电池内阻仪或蓄电池快速容量测试仪，是快速准确测量蓄电池健康状态和荷电状态以及连接电阻参数的便携式数字存储式测试仪器。该仪表通过在线测试，能显示并记录单节或多组电池的电压、内阻、容量等重要参数，精确有效地挑出落后电池，并可与计算机及专用电池数据管理软件产生测试报告，跟踪电池的衰变趋势，并提供维护建议。适用与通讯基站、变电站、UPS的蓄电池的维护检验。用于蓄电池验收、蓄电池配组和常规检验。 功能特点 ※适用于2、6、12V电池。※测试速度快，一组108节的蓄电池组测试只需要10分钟 ※体积小，重量轻，便携式手持操作。※使用交流注入法高精度在线测试，全自动量程转换，大容量数据存储。1、仪表在Ω～1Ω，～测量范围自动转换量程。2、可永久存储2500节电池参数（系统检测）。3、可循环存储108节电池参数（快捷检测）。 ※菜单操作简明易懂，中英文两种显示模式，可在线显示参数及电池状态。1、在单电池测试的同时，报告电池的状态（优、良、中、换、异常）2、完成一组电池测试后，自动形成本组测试结果的分析报告。※系统内置强大的标准内阻值数据库，含250种内阻参考值。※可以对电池按照站/组/节号进行参考值管理，一
次设定，重复测试。※增强的过压、过流保护功能，使仪表工作更安全可靠。※派司德专用测试夹头满足不同尺寸电池极柱的要求。※有效测试的声音提示使得测试更方便。※关键数据和操作有密码保护。※通过USB接口，将测试数据永久存储在PC 机上，实现电池的“病历”跟踪分析。1、自动分析判断电池的“劣化”状态。2、形成历史记录库，描述电池状态曲线。 3、同组电池对比分析。 4、所有电池分级管理（优良中差） ※电池数据管理软件可以查询生成打印各种图表如饼状图、柱形图、曲线图。 知识背景 A、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，就是在比我国早采用VRLA电池的国外也同样存在。在电池中由于电解
不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池，由于内部化学特性的不一致，内阻也不一样。电池的内阻很小，我们一般用毫欧的单位来定义它。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。 在放电电路的原理图上来说，我们可以把电池和内阻拆开考虑，分为一个完全没有内阻的电源串接上一个阻值很小的电阻。此时如果外接的负载轻，那么分配在这个小电阻上的电压就小，反之如果外接很重的负载，那么分配在这个小电阻上的电压就比较大，就会有一部分功率被消耗在这个内阻上（可能转化为发热，或者是一些复杂的逆向电化学反应）。一个可充电电池出厂时的内阻是比较小的，但经过长期使用后，由于电池内部电解液的枯竭，以及电池内部化学物质活性的降低，这个内阻会逐渐增加，直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来，此时电池也就“寿终正寝”了。绝大部分老化的电池都是因为内阻过大的原因而造成无使用价值，只好报废。因此我们更应该注重的是电池放出的容量而不是充入的容量。 一、内阻不是一个固定的数值 麻烦的一点是，电池处于不同的电量状态时，它的内阻值不一样；电池处于不同的使用寿命状态下，它的内阻值也不同。从技术的角度出发，我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑：充电态内阻和放电态内阻。 1.充电态内阻指电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。 2.放电态内阻指电池充分放电后（放电到标准的截止电压时）所测量到的电池内阻。 一般情况下放电态的内阻是不稳定的，测量的结果也比正常值高出许多，而充电态内阻相对比较稳定，测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中，我们都以充电态内阻做为测量的标准。 二、内阻无法用一般的方法进行精确测量 或许大家会说，高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法……但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低，只能用于理论的教学，在实际应用上根本无法采用。电池的内阻很小，我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合，我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5％以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。 三、目前行业中应用的电池内阻测量方法 行业应用中，电池内阻的精确测量是通过专用设备来进行的。下面我来说说行业中应用的电池内阻测量方法。目前行业中应用的电池内阻测量方法主要有以下两种： 1.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：
110kV洪洋变直流蓄电池内阻测试序号项目技术参数 1 蓄电池组别蓄电池组 2 型号DJ-150 3 单体标称电压(V) 2V 4 单体浮充电压(V) 2.25V 5 单体均充电压(V) 2.35V 6 额定容量(Ah) 150Ah 7 蓄电池安装数量（只）103 8 蓄电池投运数量（只）103 9 蓄电池制造厂家江苏理士电池有限公司 10 出厂日期（年、月）2013.02 11 投运日期（年、月）2013.02 1 蓄电池内阻测试 1.1蓄电池内阻及连接条电阻测试 蓄电池编号 初放电前放电后（全容量放电后）充电后（满容量条件下） 蓄电池内 阻（μΩ） 连接条阻 值（μΩ） 蓄电池内阻 （μΩ） 连接条阻 值（μΩ） 蓄电池内 阻（μΩ） 与平均 内阻偏 差（％） 连接条阻 值（μΩ） 1 628 174 679 194 643 0.14 98 2 625 181 68 3 182 632 1.28 84 3 632 193 685 189 656 0.1 4 83 4 63 5 17 6 685 179 643 1.60 98 5 628 158 683 174 634 2.12 95 6 625 176 673 19 7 643 0.14 98 7 632 187 684 192 643 1.28 84 8 626 174 679 194 632 0.14 83 9 635 181 683 182 656 2.90 93 10 625 193 683 189 648 0.91 95 11 623 186 679 194 642 0.02 79 12 628 186 685 192 645 0.45 94 13 628 174 679 194 643 0.14 94 14 625 181 683 182 634 1.28 96 15 632 193 673 189 643 0.14 89 16 635 176 682 179 632 1.60 98 17 628 158 683 174 656 2.12 104 18 625 176 693 197 643 0.14 89 19 632 187 684 192 634 1.28 84 20 626 174 685 194 643 0.14 83 21 635 181 684 182 624 2.90 93 22 625 193 679 189 648 0.91 95 23 623 186 684 194 642 0.02 79
蓄电池内阻测试仪 一、概述 1、用途 蓄电池内阻测试仪采用最先进的交流放电测试方法，能够精确测量蓄电池两端电压和内阻，并以此来判断蓄电池电池容量和技术状态的优劣。客户可以根据自身情况选择蓄电池的内阻测试，电压测试，容量估算。作为新电池配组时内阻匹配的依据；在放电前后测试蓄电池内阻用于鉴别真实落后电池；键操作和液晶触摸两种操作方式；它既可以对蓄电池进行成组测量，也可以进行单节测量。 2、特点
（1）智能化、数字化，全中文操作菜单、准确测量、操作简单。 （2）重量不超过0.5Kg，手持式与腰跨式双重设计，单人操作，全程自动测量。 （3）满足各种电池内阻检测标准，必须收录齐全的蓄电池内阻参数数据库，并能根据不同电池自己定义蓄电池标准内阻。 （4）测试方法简单，不会影响蓄电池的工作状态，也不会产生安全隐患。 （5）仪表本身可大量存储测试数据，并能在仪表上进行结论性查询和分析，也可将蓄电池测试数据用U盘导出到计算机软件中生成图表和曲线进行分析。 （6）测试报表可以方便的导入Excel和Word文件，并以指定的格式打印成报告，方便管理，以减少工作量。 （7）四端多用途测试夹，集测试夹、探针等功能于一体，能够适应98%以上的电池连接安装方式和电池极柱形式。 3、功能
4、技术参数 二、操作指导 仪表开机/关机 仪表左侧有个电源开关，拨向上端即开机，拨向下端关机。开机主界面：
字母”U”表示仪表当前有正确插接U盘； 点击左上角的图标，可将仪表当前屏幕保存到U盘。 1、单节测量 点击单节测量，输入电压类型、电池类型、电池号参数后，单击触摸屏“开始测量”按钮即可进行测量。 2、成组测量
传统的蓄电池容量检测方法是进行整组核对性放电，即把蓄电池组连接到负载箱，然后进行放电，一直放到截止电压（没电）为止，来验证蓄电池的容量，但是这种方法有很多隐患和缺点： a、 电时间长，风险大，电池组须脱离系统，蓄电池组所存储的化学能全部以热能形式消耗掉，既浪费了电能又费时费力，效率低。 b、 行核对性放电试验，必须具备一定条件，首先，尽可能在市电基本保障的条件下进行；其次 ,必须有备用电池组 。 c、 目前，核对放电只能测试整组电池容量，不能测试每一节单体电池容量，以容量最低的一节作为整组容量，而其他部分电池由于放电深度不够，其劣化或落后程度还不能完全充分暴露出来。 d、 损蓄电池的容量。由于蓄电池的内部化学反应不是完全可逆的。全深度循环放电的次数是有限的，所以，不适宜对铅酸蓄电池频繁进行深放电。但是间隔时间过长，两次核对之间的蓄电池的状态是不确定的。蓄电池的容量下降到80％以下后，蓄电池便进入急剧的衰退状况，衰退期很短，可能在一次核对放电后几个月就失效，而在剩下的时间内电池组已存在极大的事故隐患。 内阻测试的原理： 通过大量的试验得出：蓄电池的内阻值随蓄电池容量的降低而升高，也就是说，当蓄电池不断的老化，容量在不断的降低时，蓄电池的内阻会不断加大。通过这个试验结果，我们可以得出，通过对比整组蓄电池的内阻值或跟踪单体电池的内阻变化程度，可以找出整组中落后的电池，通过跟踪单体电池的内阻变化程度，可以了解蓄电池的老化程度，达到维护蓄电池的目的。 对于VRLA蓄电池来说，如果内部电阻比基准值（平均值）增加20%以上，蓄电池性能则会下降到一个级低的水平。这个值也是IEEE STD建议立即采取纠正措施（放电试验或更换）的标准。IBEX1000则根据这个建议基准将报警值设定为20%。 相应的，VRLA蓄电池容量下降到80%以下时，蓄电池的老化程度就像在图形中的△T一样，该时间是无法预测的，同时容量衰减的速度会越来越块，而内阻值的增加也会越来越快。因此我们建议，及时更换蓄电池，以提高贵公司蓄电池系统的可靠性。 至今为止，实际应用的判别蓄电池健康状态的方法只用IEEE推荐的标准，因此我们建议，当蓄电池的内阻值增加20%以上，应考虑对此单元电池采取纠正或更换措施. 现在蓄电池的使用已经非常普遍，对蓄电池进行准确快速地检测及维护也日益迫切。国内外大量实践证明，电压与容量无必然相关性，电压只是反映电池的表面参数。国际电工IEEE-1188-1996为蓄电池维护制订了“定期测试蓄电池内阻预测蓄电池寿命”的标准。中国信息产业部邮电产品质量检验中心也提出了蓄电池内阻的相关规范（见YD/T799-2002）。蓄电池内阻已被公认是判断蓄电池容量状况的决定性参数。 内阻与容量的相关性是：当电池的内阻大于初始值(基值)的25％时，电池将无
蓄电池内阻测试原理 当前的测量仪器多采用的是交流注入或瞬间负载测试（直流测量）两种方法。使用交流注入的仪器（如测量阻抗或电导的仪表），在测量时会对电池施加一个交流的测试信号，然后再测出相应的电压和电流。阻抗的读数V／I会随频率而变化。采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹波电流和噪声源干扰的问题。有些设备不能在线（连接充电器和负载，并处于浮充状态）对蓄电池进行测试。使用频率为60Hz和50Hz的交流测试电流更不可取，因为充电器纹波和噪声源主要频率。在大型UPS电池上出现大于30 ARMS纹波电流的情况并不少见。 Albercor公司的专利U.S.Patent N 5,744,962中蓄电池真实等效内阻的测试。在蓄电池组瞬间大电流对负载放电（70A左右）产生电压降后再断开负载时其瞬间电压恢复，同时测出电池极柱上电压和电流的瞬间变化，便可推算出蓄电池内部真实的等效内阻。内阻测试公式：R内阻=（V2-V1）/I式中己于人V2--蓄电池瞬间大电流对负载放电的电压降 V1--断开负载时的瞬间恢复的电压值 I--瞬间对负载放电电流。隆 当今的采样速度之快完全能准确采集V隆1、V隆2、I并即时计算，A／D转换器能在有效地测量直流参数的同时，将电池的交流信号忽略，因此仪器能精确地测出内阻，同时抗干扰能力强，重复性好，可在高噪声环境中对电池进行在线测试
将采集到的浮充电压与放电后电压之差，与同类、同组的蓄电池进行比较，即可知道蓄电池的优劣。以每节蓄电池出厂前厂家给出的在额定容量下的内阻值或用户验收时测得额定容量及内阻值为基准值（参考值），使用中的蓄电池通过内阻测试可评定它的优劣。通常当内阻高于基准值的25%，往往已无法通过容量测试；当高于基准值的50%，完全不必进行容量测试即可更换。 蓄电池维护方案推荐隆 选择合适的蓄电池维护方案，可以省时、省力地测出电池的容量，既方便维护，又能有效地保障供电系统的正常运行。在此，以美国Alber公司生产的蓄电池维护产品为例，介绍几种蓄电池维护方案。总体上，建议使用MPM系列或CELLCORDER系列产品估算出蓄电池的容量，找出弱电池，再利用SCT系列产品测出弱电池的真实容量，或使用BCT系列产品作系统的容量测试。这样，根据不同的组合，就得到四种不同的蓄电池维护方案，各局站可根据实际情况加以选用。 方案一： CELLCORDER智能蓄电池测试仪＋BCT－2000系列电池容量测试系统（包含CLU智能连续负载箱）。隆该方案适合目前已具备电池监控系统的单位。日常维护工作建议采用简便的便携式内阻测试设备对每节电池进行内阻测试，即时初评电池及找出弱电池，并能将数据下载到计算机对它们进行详细分析。建议每月一次或用户根据自身实际需要而定。CELLCORDER智能蓄电池测试仪可以很好