技术丨锂电池内阻测量方法汇总,锂电池内阻和

日期:2019-11-05编辑作者:威尼斯在线平台

原标题:技术丨锂电池内阻测量方法汇总

锂电池内阻和容量测验方法,你了解吗?电池内阻等于开路电压除以短路电流,容量是指锂电池存储电量的大小,电池容量的凹凸是决议锂电池质量的首要内容。现在,锂电池被广泛地运用到我们的日子中,我们如何测验锂电池内阻和容量呢?

本文除了介绍锂电池内阻的外部表现以外,主要将收集整理的4种锂电池内阻测量方法汇总在下面。

锂电池容量便是指它的容纳的电量,单位通常是“安时”、”毫安时“。如:锂电池容量是500mAh,表示电池如果作业时电流是10mA,则可接连作业50小时。

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锂电池内阻首要包含两个部分,欧姆内阻和极化内阻在温度稳定的条件下,欧姆电阻基本稳定不变,而极化电阻会跟着影响极化水平的因素变动。欧姆电阻首要由电极材料、电解液、隔膜电阻及集流体、极耳的衔接等各部分零件的接触电阻组成,与电池的尺寸、结构、衔接方法等有关。锂电池的端电压,指锂电池被衔接在回路中处于作业状态时,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。

1 锂电池内阻的构成

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锂电池内阻主要包括两个部分,欧姆内阻和极化内阻在温度恒定的条件下,欧姆电阻基本稳定不变,而极化电阻会随着影响极化水平的因素变动。

测验锂电池内阻的含义:

欧姆电阻主要由电极材料、电解液、隔膜电阻及集流体、极耳的连接等各部分零件的接触电阻组成,与电池的尺寸、结构、连接方式等有关。锂电池的端电压,指锂电池被连接在回路中处于工作状态时,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,剩余的电压值。

1、工厂中出厂检验的项目之一;

观察下面图形,展示的是锂电池放电过程的电压-时间曲线的开始一段。电池开始放电后,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端电压从开路电压(等于电池电势)切换到端电压的结果,ΔU1就是欧姆内阻占压,ΔU2则是在放电结束时候,断开回路时,电池端电压曲线上产生的一段电压回升,同样是欧姆内阻带来的影响,ΔU1与ΔU2是相同的。

2、拼装锂电池组时,需挑选内阻相近的电池单元组成一组;

能够检测到纯欧姆内阻的时间比较短暂,因为随着电流逐渐上升至额定回路电流的过程中,极化现象逐渐加强,两种内阻的作用将混合到一起,不能分别。测量欧姆内阻的时间窗口在1~2ms以内。

3、因锂电池的容量Ah越大,内阻就越小,因而可以根据内阻大小粗略判别电池容量;

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4、锂电池老化和失效后突出的表现为内阻增大,因而测验电池内阻就可以快速判别出电池的老化程度;

极化内阻,从电芯内由电流产生那一刻开始跟着产生,随着电流的增大而增大,是电池内部各种阻碍带电离子抵达目的地的趋势总和。极化电阻可以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达到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材料并在材料中移动的速度小于锂离子向电极集结的速度造成的。

5、锂电池组保护过程中,需要常常测验各电池单元的内阻,以便把内阻增大的单元挑出来,换个好的。

上图电压时间曲线上的ΔU3一段,是回路断开后,电池端电压逐渐回升的一段,是电池内部去极化过程的体现,ΔU3的数值就是极化内阻的占压。在不同的放电状态下,ΔU3的数值并不相同。

锂电池内阻测验方法:

2 标准上的电池内阻测量方法

根据物理公式R=U/I,测验设备让锂电池在短时刻内强制经过一个很大的稳定直流电流(现在一般使用40A~80A的大电流),丈量此时锂电池两头的电压,并按公式核算出当时的锂电池内阻。

《FreedomCAR 电池试验手册》中的HPPC 测试实验,给出了锂电池内阻的一种典型测试方法——直流内阻测试法, 步骤如下:

1、丈量电池的开路电压:U1

(1)用恒流40A 限压4.2V 将电池充满;

2、电池两头并联一固定阻值电阻:R,进行放电;

(2)用100A电流放出10%DOD(放电深度Depth Of Discharge)的电量,此时电池SOC 为90%;

3、丈量锂电池放电期间电池的两头电压:U2;

(3)静止1 小时;

4、核算电池内阻:r=/

(4)按下图脉冲功率试验图进行一次试验;

例如,某电池开路电压为12V,并联一个10欧姆电阻后电压降为10V,则该电池的内阻为:r=/=/=2欧姆。

(5)重复(1)-(3)的试验,每次放电深度增加10%,直到放出90%DOD 进行最后的测试;

通常情况下,锂电池的内阻r越大,表明电池带负载越差,大功率电池的内阻r通常都十分小。小功率电池的内阻通常都比较大。

(6)将电池放出100%的DOD 。

沟通压降内阻丈量法:

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因为锂电池实际上等效于一个有源电阻,因而我们给锂电池施加一个固定频率和固定电流(现在一般使用1kHz频率、50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后经过运放电路核算出该锂电池的内阻值。沟通压降内阻丈量法的锂电池丈量时刻极短,一般在100毫秒左右。这种丈量方法的精确度也不错,丈量精度误差一般在1%~2%之间。

电流时间曲线如上图所示。 t0 ~ t1 时刻,对电池以120A的电流放电;t1 ~ t2时

锂电池容量测验方法:

刻,电池断电静置;t2 ~ t3 时刻,对电池以100A 的电流充电。电池,内阻可以通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:

锂电池容量测验是以满电电压和设定的停止电压为参数的,因为锂电池的最低放电电压是2.75V,所以,小于3V的电压已经对锂电池测验没有含义;固定电流放电一般用多少C表示,锂电池一般用0.5C放电进行测验。

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1、把电池充满电,单只锂电池充充满电后的电压是4.2V;

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间不能过长,避免极化内阻产生明显影响。

2、用万用表使锂电池恒流0.5C,相对于电池容量而言放电,停止电压设定为3v;

3 一些锂电池内阻测试方法

3、用恒流放电的时刻乘以放电电流便是电池容量了;检验:如果恒流放电不能达到两个小时,那么标称电压便是不够的,锂电池就有假冒伪劣的可能性。

通过上面的描述可看到,标准给出的直流内阻测试法,需要给电池一个脉冲大电流,这种测试方法的准确程度,不但与使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,也会对误差产生影响。于是研究人员根据自身产品,设备条件研究出一系列方法,对锂电池内阻进行检测,下面列举其中几个比较典型的测试方式。

有专业的锂电池分容柜如果是个人的话,找一个可调可调的负载电阻和一个电流可调的直流电源来经过充电和放电的时刻来核算电池容量,充电电流×充电时刻=电池容量(从2.7V或3.0V充电到4.2V)或放电电流×放电时刻=电池容量

方法1,双电阻法测量电池内阻

锂电池性能测验首要包含电压、内阻、容量、内压、自放电率、循环寿数等等

秦辉在他的文章《电池内阻的测量》中介绍了利用双电阻法测量电池内阻的方法。

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威尼斯在线平台 ,如图所示,电池串联一个电阻形成回路,测量负载电阻的分压,进而推算电池内阻。这是一个非常简易的方法,从接触电路开始,我们几乎就知道存在这么一个方法。使用这个方法的一个要点是,当外接电阻值与电池内阻越接近,测量结果的误差将越小。电阻计算公式:E/(r+ R)=U/R,所以 r=(E/U- 1)R

用单片机实现上述电阻测量原理,框图如下:

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单片机主导的电池内阻测量过程如下:单片机复位后,其控制端输出高电平,将模拟开关的控制端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, 单片机将模拟开关的IN 控制端置0,则D 端与S2端之间呈断开状态,此时电压表测量所得的电压值为电源的电动势E。单片机通过数据总线将数字电压表测量所得的电压数据存入单片机存储器中。

然后单片机再将模拟开关的IN 端置1, 则D 端与S2 端之间呈导通状态。此时电压表测量所得的电压值为模拟开关、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。利用串联电路分压公式U=100 Uˊ/199.5,单片机计算出U。再利用公式“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)。单片机通过接口电路将计算结果送入电压表显示电路,显示出电池内阻r 的值。

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