詳解蓄電池各種內阻測試方法

內阻測試方法

【直流內阻測試法】

直流內阻法是通過對電池按照一定的電流進行放電，同時測量電池兩端電壓降，得到蓄電池內阻的測量方法。

其中用得最為普遍的便攜式指針內阻測量表，就是最簡單的對一個功率電阻放電，看電池電壓的跌落幅度來表征電池的內阻。

另外一種更能表征電池實際放電特征的內阻是測試電池在穩定放電過程中的動態直流內阻，就是本公司電池管理系統所采用的方法。

【交流內阻測試法】

交流內阻法是測量蓄電池對輸入它的一定頻率的交流信號的電壓反饋，從而測量蓄電池內阻的方法，此方法如能在多個頻率點測試并且除實數部分的內阻數值大小外，再結合回波相位差的分析，將能更加全面地反饋蓄電池內部狀態。

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▲各種內阻測試方法與電池故障關聯度的比較分析

所有電池內阻的測試目的都是為了找出出現故障的電池，那么通過測試內阻來找出故障電池的方法可行性，就必須是建立在所測試的內阻與電池的故障有一定的關聯度，下面分別分析。

【直流內阻與電池故障的關聯度】

電化學理論中有個蘭斯三定律，其中之一就是：電池的極限放電能力表征了電池的實際容量。這個極限放電能力值，其實就是電池的短路放電能力，用電極反應動力學來分析，就是電池的雙電層電容所儲存的電荷，電池剛剛開始放電時，在電池內部通過帶電離子擴散形成內電流循環尚未建立起來之前，單單依靠電池的雙電層電容所儲存的電荷放電建立的外電路電流循環的參數值，這個極限值反應了電池的雙電層電容所儲存的電荷量（對應的就是電池正負極活性物質表面積的大?。┖碗姵貎鹊某娊庖弘x子擴散之外的直流電阻值，這個值，除了部分影響電池同時建立內、外電路電流循環穩定放電的故障因素（如電池初期失水、電解質分層等）外，基本反應了其他所有的故障因素，所以，業界普遍承認反應電池極限放電能力的直流內阻、與電池故障的相關度為70%左右。

上面所說的直流內阻，是電池在短路放電時的極限參數，與便攜式指針表（或者某些電池依次短時間的小電流放電模式）檢測的電池直流內阻有很大的差別，其一是指針表測試時人為引入的電阻遠遠大于電池的直流內阻，這個引入的電阻稍有變化（如指針表與電池電極連接的端子間接觸電阻就是一個變化值），就足以掩蓋電池內阻值；其二是由于受空間和散熱條件的限制，通過指針表進行的電池放電，其電流和時間是受控制的，遠遠達不到短路極限值的要求，是不滿足蘭斯定律的，其與電池故障的關聯度遠遠低于短路放電極限值下的70%。此外，對于大容量電池，電池的雙電層電容所儲存的電荷都是以法拉為單位來計量的，用這種方法放出的電量往往只能達到雙電層電容所儲存的電量的幾分之一，這就是指針表內阻計測試的電池內阻一致性很好，卻無法有效檢測出故障電池的原因，除非是電池完全壞死（完全壞死是指電池從浮充充滿電的狀態起剛剛開始放電時，這個電池的電壓就大幅低于其他電池了，這種就不是什么落后電池了），導致其雙電層電容所儲存的電荷只有正常值的幾分之一了，那些中間狀態和本身就是直流內阻檢測關聯度70%以外的故障，是根本發現不了的。一種消除引入電阻影響的變通方法是每個單體電池分別對固定的負載模塊大電流放電，觀察測試的直流內阻長期的變化，這種方法被美國Alber和國內的某些企業長期使用，缺點是設備體積巨大，連線復雜，目前已逐步放棄而轉向我們目前采用的分布式小模塊的監測方式。

要提高電池故障的檢測關聯度，不但要檢測電池的內阻，還需要分析電池的電極反應過程，利用系統本身負載作小于10%的淺放電過程即可，這也解決了放電所需負載和負載的散熱問題，這樣綜合電池淺放電中的動態直流內阻和電極反應過程中動力學參數的分析，可以大大提高測試方法與電池故障的關聯度。

【交流內阻與電池故障的關聯度】

電池內阻的等效電路圖

這里面L、R、C和Z分別是電感、電阻、電容和阻抗，這是一個復雜的電路分析問題，我這里只說明一點，任何利用交流內阻方法測試電池故障的設備，如果只是給出了一個實數內阻值，那這個值與電池故障的關聯度一定是非常有限的，其與電池故障的關聯度還趕不上直流內阻法，因為要描述上面那個復雜電路的特性，只靠一個實數數值來描述是什么都說明不了的，原因是數學上無法實現用一個實數來表征這么一個復雜電路的特性。這里，不是說交流內阻的測試方法無效，恰恰相反，下面會講到交流內阻的測試方法怎么用才能真正可行。

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本文為西安金澤電氣技術有限公司原創內容

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: 閥控鉛酸電池運維管理中問題的解決方案(一)
? ? ? 審核編輯：湯梓紅