讨论:大容量电池内阻的测量精度

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感谢指教.在技术论坛上作广告容易引人反感.为此重新录入原文,请看看有无光告味,需要说明的是:讨论的只是经验,而图片仅表明这是一个已实现的技术.

原文:        [讨论:大容量电池内阻的测量精度]
(1)结构:大容量电池在结构上往往由电气独立的2~4单格组成,每格750或1000AH,如:2X750(1500AH),2X1000(2000AH),4X750(3000AH).由于极柱独立,安装时由外汇流条作串并连接.离线测量下等于单独测量分格内阻,在线 测量下的数据与连接方式(先串后并或先并后串)有关,实用中以先串后并为多.
(2)数据:内阻测量数据与设计,工艺,材料等制造因素有关,与运行时间,荷电量,温度等运行条件有关,也与所选用的仪表有关.一般而言,进口电池给出“内阻不大于”的技术指标,其一致性好,价也高,而国产电池则相反.统计表明:大容量电池的内阻满电下不大于 0.1毫欧姆.
(3)分辨率:如第2条所述,则10微欧姆(0.01毫欧姆)的分辨率对0.1毫欧姆的对象而言,只能得到0~9的有效数字,略显不足,应采用1微欧姆的仪表,可得0~99有效数字.
(4)精度:在线干扰是测量精度最大的敌人.离线测量多用于电池制造或电池验收,在线测量多用于现场维护,从而难度更大,价位也更高,非特殊要求下应尽量优选适用分辨率(如:10微欧姆)仪表即可.
(5)单位:电导与内阻互为为倒数,电导的计量单位在欧洲叫西门子(S
),在美国叫姆欧,实际使用中并无区别,不过需注意单位的换算,如福光电子经销的Midtronics公司的电导仪,量程为100~19999S,换算后的最大分辨率等于1/20000=0.05毫欧姆.

你用的那个东西,是采用四桥电路进行测量,目前国内有一些厂家在用.但实际效果不好.以下是常见的蓄电池容量-内阻的关系:
铅酸阀控蓄电池的内阻容量一览表
  
由于各个蓄电池生产厂家的工艺控制以及原材料的差异,在蓄电池的内阻上会有些差异,但都是在一个数量级,为此以下的内阻数值仅供参考.

电池电压 电池容量(Ah) 电池内阻(mΩ)
2V 200 0.50
2V 300 0.40
2V 400 0.35
2V 500 0.30
2V 600 0.25
2V 800 0.20
2V 1000 0.15
2V 1200 0.12
2V 1500 0.1
2V 2000 0.08
2V 3000 0.07
6V 7.2 20
6V 12 10
6V 200 1.5
12V 7 25
12V 12 20
12V 24 10
12V 33 9
12V 38 8
12V 65 6
12V 80 4.0
12V 100 3.8
12V 200 2.5

注:此处所指蓄电池容量为10小时率下的容量.
    以上所测试的数据是使用BIS系列产品.
    所测试的蓄电池均为性能良好且活化后充足电的情况.

希望提供测试原理.我也希望通过测试原理来判断仪器的价值.

有一些采用直流方法的测试是不行的.起码应该采用交流电桥的方法.采用脉冲的方法比较好.

(1)4线制原理:
毫欧姆级测量原理叫“4线制法”,其本质还是欧姆定律:V=I X R,R为被测电阻,I为流过被测电阻的电流,V为被测电阻两端的电压,设计时一般以恒流注入被测电阻,电阻两端的电压可以放大,调整增益就可直接显示电阻值.当被测电阻值小到比接触电阻或导线电阻还小时、测量的关键是需排除所有导线电阻和接触电阻的不利影响,排除方法是电流注入回路与电压测量回路彻底分离(即4线),电流回路与电压回路有2个节点,由于信号电压可以放大,故在理论上在2个节点之间可以测出任意小的电阻,但实际上注入电流的稳定性有限,电压放大的增益有限,信噪比有限,4线制也有测量下限,从10微欧提高到1微欧需要解决许多技术难题.
(2)其他讨论:
对纯电阻的测量原理上注入直流,交流效果都一样,但当2个节点间包含有电抗时,读数显示的为阻抗,阻抗值将与注入电流的频率有关,很多论文着重讨论了电池的电抗模型,并得出许多错误结论,如美国ALBER公司的电池电抗模型,从中得出交流不能测内阻的结论,并由此申请了“大电流直流放电法”的美国专利,实际上这是误导,有商业宣传之嫌,反例为日本日置公司的内阻仪,就使用了1000HZ的交流注入.这里要特别澄清的重要概念为:二次电池是电学理论R、L、C之外的另类元件,即:不能用R、L、C构建出电池模型,应该把二次电池理解为一种能量转换元件,其VI曲线非普通电子学理论可以包括,因此,测量“电池内阻”应正确理解为“等效阻抗”的测量.欢迎讨论!

因为电池是个能量转换系统,在充足电后,再有电流充入的话,测得内阻肯定较大,
我认为对电池测试内阻,电池在满电量时,测放电电阻较佳,电池在5成电量时测充电电阻较佳,电池在8成电量时,测交流静阻较佳,实测各种方法测出的电阻是不一样的,所以我把电池分为放电电阻,充电电阻,与静态电阻.

测试到毫欧微欧量级的直流电阻,导线和触点的电阻就不可忽略了.采用4线制测试,是缓解导线压降的良好方法.

在测试电池内阻的时候,采用交流法比较好的一个地方就是可以不受电池极化形成的内阻的影响.
采用交流法测试,还要抵消电池电抗部分对电池阻抗的影响,形成电池的纯阻.而电池的纯阻是对电池影响最大的参数.
我不认为其电抗部分不抵消就可以的,而电抗值与测试频率有关.所以,我不赞成采用阻抗代替电池内阻的说法.

主题:用内阻解读电池黑匣子模型
(1)物理学研究方法之一为“黑匣子法”(注意:完全不同于飞机黑匣子概念),即:只观察研究对象可测物理量的变化,而完全不管其内部发生了什么.
(2)密封阀控蓄电池最适合黑匣子模型,电池一旦被密封就只剩下2个极柱与外界交换能量,在形象上与黑匣子很贴近,但更主要的原因是目前电化学研究不能给出内部发生什么的有用结论,只能依靠物理量的测量解读电池黑匣子.
(3)在2个极柱之间可进行3种测量:直流端电压,等效阻抗,和标准放电实验(注意:充放电流与温度,压力等一样只算作改变电池状况的外部条件).电压法与放电法的种种不足不再议论,而内阻法则是当前电池维护技术研究中最活跃的课题.
(4)解读黑匣子最关心物理量的敏感度,即:与研究目标之间的相关度.
实测表明对电池状况而言,当注入频率低于30HZ以下时,阻抗与纯阻在相关度上并没有有价值的差别.

1、贵公司采用什么频率?
2、贵公司产品计量状态如何?

(1)2个频点:主选25HZ(带50HZ同步).
              备选500HZ(可用!但激励,信号之间的电磁感应难以消除,造成零点附近线性不好,备选理由是避开大电站的其他25HZ同频测试信号).
(2)信息产业部电源检测中心检测内阻精度<+/-5%,河南计量中心检测<+/-2%(预先按试样校准).

如果是单纯作广告的帖子,我会毫不犹豫的立即把它转到“商务、信息”栏目里边.本帖子是属于制造商介绍本公司的产品技术,所以没有转.
我认为,制造商应该最了解自己的产品,自己作的技术介绍是应该最清楚的,并且支持网友发布自己的产品技术.

1、能否说明测量铅酸蓄电池内阻的测试条件.
   譬如说:在测试其内阻时 蓄电池的状况(电量如何)、是充电状态还是放电状态?如是放电状态,其放电电流有多大?
2、衡量铅酸蓄电池性能指标之一 --- 内阻 在通常意义上的含义是什么?是不是在充电时的内阻不是考核性能指标?
   我们在做铅酸蓄电池充电器时,知道铅酸蓄电池在充电时存在欧姆极化问题.充电方式不同,其极化电阻相差甚大的.

(1)内阻的测试条件:
对在线电池组而言,最方便的为浮充态测试,有80%左右的判别准确率(注意与仪器测量准确率在概念的区别).
若能在50%亏电态测试,可大大提高判别准确率.
亏电依路径还分放亏态(放电到达)、充亏态(充电到达)二种.二者应有区别,但尚无实验证明.
充放电中电池内部激烈变化,不能指望内阻值有多稳定,但一台抗在线干扰性能优良的内阻仪可以测量观察到充放过程中内阻细微的动态变化.
(2)测量内阻的意义:
有二种不同的理解:1、传统理解(高中物理知识):“内阻是一种内部耗能参数”,2、(电池维护)新理解:“内阻是解读电池内部状态的敏感参数.

福州福光在国内推出的依据电池内阻估计电池容量的做法曾经风行一时.但是,我通过充放电的方法核对,其估计的误差在±15%,所以,我认为该估计仅仅可以作为定性的估计,作为电池容量的定量配组是不行的.所以,我又不得不回到了充放电检测容量的方法.对于200AH以上的电池,充电速率一般不得超过0.25C,放电一般采用0.1C,所以做一个电池的容量测试时间很长,特别是测量电池组的时候,需要设备数量也比较大.我非常讨厌采用深循环放电的方法,但是,到目前为止,我还没有找到更精确的快速测试方法来替代.另外,多数浮充电池的深循环放电次数的标准为80次,实测寿命也最多就是120次.这样,一般的规范规定都是做40%放电记录电压的方法.所以,采用深放电测试电池容量的方法还是要慎重使用,不可多次连续使用.

我惊奇的发现,就是美国阿波罗登月和月球车的电池容量测试,也是采用内阻法进行估算的.其估算误差也是比较大的.

ok!版主的发现非常合乎逻辑,试想:登月车就那么一点电,敢放么?
其实,内阻法对特定对象搞单打一对应曲线是可以估算容量的,但面对千万种电池不可能搞千万条曲线,所以说:内阻与剩余容量有高度相关性是客观的,但“内阻与剩余容量之间没有明确的数学对应关系”也无须怀疑.
问题又回到“内阻法有何价值”这一要害,是用来测算剩余容量吗?非也!本人愚见,内阻法的最大价值是应对应急供能系统残酷的“一票否决法则”,即:一节电池的猝死=电池组的猝死=应急供能的瘫痪.
电池会猝死,放电法不能应对电池猝死,惟有内阻法可以提供电池猝死故障的预警信息.

我使用电池内阻测试仪的主要应用方面:
1、对新电池进行评价.
2、对在用电池进行评价.
3、对电池配组使用.这样不仅仅对新电池配组要考虑电池内阻的差异,特别对在用电池修复以后的配组的意义非常大!

我非常赞同楼上的观点!单纯的看电池的精确内阻是没有价值的,估计容量也是不可取的.最有用的地方是,我们可以通过监测内阻的变化过程来给出电池的健康状态,从而判断是否替换,而不至于到真正需要电池放电的时候,电池却不工作!

关于测量蓄电池内阻确实有太多争议,基本形成直流放电法和交流注入法两派,都没有具体的数据做参考.采用什么方法测试内阻,在什么环境下测试内阻最佳,仍是一个疑问?所以需要更多的工程师能静下心来,多实验,多摸索,多总结,为我国乃至世界,弥补这一科学缺陷,制定出一个标准.

我们公司专业生产工业铅酸蓄电池,一直在用日本HIOKI的3551测试电池内阻,现在有个升级版本3554,感觉要比3551省电.
这种仪表实际是测试电池交流阻抗,实际使用感觉仪器的稳定性、重现性都很不错,国内的厂家确实应该好好学习学习.

你说的日本HIOKI,倒也听说过,但在国内好象不常用;现在国内一般都拿阿伯Alber作为参考标准,该厂家是采用直流放电法测量,我反复试验过,感觉的确性能还不错,重复性好.

HIOKI 產品我們也用,重現性与再線性都非常優秀.但非常貴(我們是用HIOKI 3560)
不知樓上的仁兄使用的Alber是否對它的R&R有過評估,並且需要多少大米.我們計划需要購買.
另一方面,我們也有找過國內的一些廠家談過,但性能方面都不穩定.不過價錢很公道.哈哈

不知楼上从事哪个行业,你们已经在用的设备起到了什么作用,就是用来测内阻?
怎么感觉好的技术都在美国和日本手中,难道我们中国连测个内阻都测不准确吗?!

我们是用它来测试电压与内阻.
它好的技术好是因为有强大的品牌.我国内只是强调成本.所以技术就无法比

我觉得HIOKI的产品相对性能来说已经算是很便宜的了.
日置的3551/3554不到两万就可以买到,那可是能测试到3000Ah电池的,美国阿尔伯的、密特的同等精度的仪器都要好几万.
而且如果精度要求低些,还有日置的3550可以选.

注意以上都是用电池供电的手持式的内阻仪,便携式的要便宜一些.
国产的内阻仪基本上都是便携式的,必须用220V供电,都是针对适合生产线上的固定工位设计的,用电池的手持式内阻仪的实际上没有几种可选,也要两千多块.
我们单位最近买了一块台湾泰仕的TES-32A(其实看做工我觉得更应该是在大陆生产的),用笔试测试棒明显不如日置的好用,而且测试数值最末一、两位不停跳动,影响准确读数.我认为这个应该属于软件问题,是数字滤波不良的影响,使用测试夹子数值就稳定一些,但也不如日置的便于读数.不过TES-32A价格也只有三千多,虽然精度不如日置的3551,但是总算可以测试到500Ah电池(0.x毫欧),也对得起这个价位了.

看来杭州得康公司的便携式内阻仪的价格是比较低的,只有450元一台.现在想来,做高端的产品利润才大.努力走蓝海.DK-BXN01内阻测量仪是一款通过测量12V铅酸蓄电池电压和内阻从而对蓄电池进行优化的专业设备.本仪器采用全数字显示,精确、直观;体积小、重量轻,便于户外移动工作;操作上相当简便,是一款特别适合个人用户、电池维修店铺作为对铅蓄电池进行配组、质量检测的仪器.性能特点1、内阻测量范围:0-99.9毫欧2、内阻最小分辨率:0.1毫欧3、内阻测量电流:10mA交流50HZ4、电压测量范围:0-19.99V5、电压和内阻保存数量:46、当前温度显示功能:-10--55度特别提醒:在夹鳄鱼夹进行测量时,要注意鳄鱼夹的颜色.通道存储单元的数据,断电后清零.由于采用四线制测量,不同的鳄鱼夹之间,不能相互接触

"数值最末一、两位不停跳动".
根据经验.您可以重新一下新读数的快慢.Ri仪器它应该有三个档次.快/中/慢.如设置为慢的话"数值最末一、两位不停跳动"应该不会有跳动的现象

楼上的兄弟 "只有450元一台的Ri仪器"会是什么样的仪器?能用吗?

大家说得很有道理,学习了.