钜大LARGE | 点击量：2494次 | 2019年06月29日
收集整理的4种锂电池内阻丈量办法
本文除了介绍锂电池内阻的外部表现以外，首要将收集整理的4种锂电池内阻丈量办法汇总在下面。
1锂电池内阻的构成
锂电池内阻首要包括两个部分，欧姆内阻和极化内阻在温度稳定的条件下，欧姆电阻根本稳定不变，而极化电阻会跟着影响极化水平的要素变化。
欧姆电阻首要由电极资料、电解液、隔膜电阻及集流体、极耳的衔接等各部分零件的触摸电阻组成，与电池的尺寸、结构、衔接方式等有关。锂电池的端电压，指锂电池被衔接在回路中处于工作状况时，检测到的电池正负极之间的电压，其数值等于锂电池电势减去欧姆内阻占压后，剩下的电压值。
观察下面图形，展现的是锂电池放电进程的电压-时刻曲线的开端一段。电池开端放电后，曲线有一个瞬间压降ΔU1，这是回路通电瞬间，电压传感器检测到的电池两头电压从开路电压（等于电池电势）切换到端电压的成果，ΔU1便是欧姆内阻占压，ΔU2则是在放电结束时候，断开回路时，电池端电压曲线上发生的一段电压回升，同样是欧姆内阻带来的影响，ΔU1与ΔU2是相同的。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
能够检测到纯欧姆内阻的时刻比较时刻短，因为跟着电流逐步上升至额外回路电流的进程中，极化现象逐步加强，两种内阻的效果将混合到一起，不能分别。丈量欧姆内阻的时刻窗口在1~2ms以内。
极化内阻，从电芯内由电流发生那一刻开端跟着发生，跟着电流的增大而增大，是电池内部各种阻止带电离子抵达目的地的趋势总和。极化电阻能够分为电化学极化和浓差极化两部分。电化学极化是电解液中电化学反应的速度无法到达电子的移动速度造成的；浓差极化，是锂离子嵌入脱出正负极资料并在资料中移动的速度小于锂离子向电极集结的速度造成的。
是回路断开后，电池端电压逐步回升的一段，是电池内部去极化进程的体现，ΔU3的数值便是极化内阻的占压。在不同的放电状况下，ΔU3的数值并不相同。
2规范上的电池内阻丈量办法
《FreedomCAR电池试验手册》中的HPPC测验试验，给出了锂电池内阻的一种典型测验办法——直流内阻测验法，过程如下：
(1)用恒流40A限压4.2V将电池充满；
(2)用100A电流放出10%DOD(放电深度DepthOfDischarge)的电量，此刻电池SOC为90%；
(3)静止1小时；
(4)按下图脉冲功率试验图进行一次试验；
(5)重复(1)-(3)的试验，每次放电深度增加10%，直到放出90%DOD进行最后的测验；
(6)将电池放出100%的DOD。
刻,电池断电静置；t2~t3时刻，对电池以100A的电流充电。电池,内阻能够经过电池电压变化量与电流变化量的比值求出,具体计算公式如下：
式中Rd为放电内阻，Rc为充电内阻，Id为放电电流,Ic为充电电流。脉冲放电和充电的时刻不能过长，防止极化内阻发生明显影响。
3一些锂电池内阻测验办法
经过上面的描述可看到，规范给出的直流内阻测验法，需要给电池一个脉冲大电流，这种测验办法的精确程度，不光与运用的充放电设备以及传感器的检测器具的精度有关，电池内阻本身大小，也会对差错发生影响。于是研究人员根据本身产品，设备条件研究出一系列办法，对锂电池内阻进行检测，下面列举其间几个比较典型的测验方式。
办法1，双电阻法丈量电池内阻
秦辉在他的文章《电池内阻的丈量》中介绍了运用双电阻法丈量电池内阻的办法。
如图所示，电池串联一个电阻构成回路，丈量负载电阻的分压，进而推算电池内阻。这是一个非常简易的办法，从触摸电路开端，咱们几乎就知道存在这么一个办法。运用这个办法的一个要点是，当外接电阻值与电池内阻越接近，丈量成果的差错将越小。电阻计算公式：E/(r+R)=U/R，所以r=(E/U-1)R
用单片机完成上述电阻丈量原理，框图如下：
单片机主导的电池内阻丈量进程如下：单片机复位后，其操控端输出高电平，将模仿开关的操控端IN置1，然后连续对电压表进行检测。当检测到电压表有输入电压时，单片机将模仿开关的IN操控端置0，则D端与S2端之间呈断开状况，此刻电压表丈量所得的电压值为电源的电动势E。单片机经过数据总线将数字电压表丈量所得的电压数据存入单片机存储器中。
然后单片机再将模仿开关的IN端置1，则D端与S2端之间呈导通状况。此刻电压表丈量所得的电压值为模仿开关、电阻rˊ和R三者承受的总电压Uˊ，单片机将该电压数据读入到单片机存储器中。运用串联电路分压公式U=100Uˊ/199.5，单片机计算出U。再运用公式“r=(E/U-1)R”，单片机计算出电池内阻r(公式中的r1=rˊ+0.5=99.5Ω)。单片机经过接口电路将计算成果送入电压表显现电路，显现出电池内阻r的值。
这个办法，能够运用单片机的功用完成主动丈量和成果显现，但检测的精度还是由电阻精度和电压表精度决定。
办法二，不平衡电桥法电池内阻丈量
作者李舒晨，在他的文章《不平衡电桥法电池内阻丈量设备的原理与规划》中介绍了运用不平衡电桥丈量电池内阻的办法。
不平衡电桥法丈量电池内阻的原理如上图所示。其间R01,R02,R03为电桥内设电阻,
Rx为含电动势E的电池内阻。电阻R00和开关K跨接在电桥A至B之间.根据戴维南定理，从N、G两点看去，可有图(b)所示的等效电路。其间E0为开路电压，R0为等效电阻。
当电路满足电桥平衡条件R02/R01=R03/Rx时，上述等效电路电压源E0和等效电阻R0均不因开关K的接通与断开状况而改动，即在开关K接通和断开状况下均有
E0=E〔(R01+R02)/(R01+R02+R03+Rx)〕=E〔R01/(R01+Rx)〕
R0=(R01+R02)//(R03+Rx)=(R02//R03)+(R01//Rx)
用上述原理在试验室测验电池内阻时,只要在N,G之间接入一只直流电流表，重复接通和断开开关K，并调节R01或R02，直到开关状况变化时，电流表读数不变，此刻便可依公式算出电池内阻：Rx=R01(R03/R02)。
将上述丈量进程中运用的开关用电子开关取代，并用周期性电压操控开关重复通断。将N、G间的短路电流转化为电压信号，并在开关通断期间对电压信号分别进行采样保持构成两路电压，最后对两路电压进行差分放大送至平衡电压指示表，这就构成一个用不平衡电桥原理丈量电池内阻的设备。
电桥电阻R01、R02、R03的选择影响丈量灵敏度；电阻R00对电桥灵敏度及电池放电有影响。
办法3，电池内阻在线丈量
作者陈宝明在他的文章《电池内阻在线丈量试验体系的规划与制造》中介绍了一个比较常用的在线丈量办法，沟通注入法。
根本原理
完成电池内阻在线丈量的根本原理如上图所示,当信号源给电池注入一个沟通电流信号，丈量出电池两头发生的沟通电压信号和输入的电流，就可计算出电池的内阻:
r=Vrm/Irms
式中：Vrms为电池两头沟通电压信号的有效值；Irms为输入电池中的沟通电流信号有效值。
具体完成在线丈量的体系框图，如上图所示。体系由输出输入回路、输入转化电路、取样电路、低噪声前置放大器、方波转化电路、乘法器电路、积分器电路、沟通恒流信号发生电路、单片机操控体系、显现器电路、接口电路和计算机等组成。
输出的沟通恒流信号接到电池两头，再将电池内阻发生的电压信号，从电池两头直连续接到输入转化开关电路。注入电流回路和信号丈量回路分开，降低导线阻抗对电池内阻的影响，完成四引线衔接。
由单片机操控输入转化开关，首先接通取样电路，检测出注入电池回路中的电流值；再接通电池两头，检测出内阻上发生的电压信号，从而根据内阻计算公式，计算出电池内阻并显现。同时，可经过接口电路，向PC计算机输送相关信息，存储相关数据，并主动绘制充放电特性曲线。
上述办法中，直流内阻测验法，是国内外规范的典型测验办法，测验成果认可度较高；沟通注入测验法，则多用在在线丈量领域，作为车辆运行进程中，对动力电池性能监测的一种手段。
参考文献
1王宏志，根据LabVIEW的锂离子动力电池内阻测验体系；
2秦辉，电池内阻的丈量；
3李舒晨，不平衡电桥法电池内阻丈量设备的原理与规划；
4杨振吉，电池内阻丈量体系规划；
5张乐芳，根据Cortex_M3的电池内阻检测体系规划与完成；
6陈宝明，电池内阻在线丈量试验体系的规划与制造；
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