IEC 61960標準中針對電池內阻的測量簡介

在電池測試中，經常會接到客戶針對電池內阻的測試需求和相關問題。目前在IEC61960-2003標準中就有要求測試電池內阻的測試項目。在此標準中所推薦的測試方法有直流測試法和交流測試法兩種，下面我們就這兩種測試方法做一簡單分析。

直流測試法(即直流內阻)，直流方法是在電池組兩端接入放電負載，根據在不同電流I1、I2下的電壓變U1、U2來計算內阻值，由E-I1*r=U1、 E-I2*r=U2得：r=(U1一U2)/(I2-I1)，由於電池的內阻值很小，在一定電流下的電壓變化幅值相對較小，給準確測量帶來困難，由於放電過程電壓的變化，需要選擇穩定區域計算電壓變化幅值。

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交流測試法（即交流內阻）， 電池的交流內阻隨電池荷電狀態的增大而增大。在電池兩端加上交流電壓 ，u=Umaxsinωt，測得產生的交流電流i=Imaxsin(ωt+φ),即阻抗是與頻率有關的復阻抗，其相角為φ，而其模 r=|Z|=Umax/Imax。

從理論上講，向電池輸入一個交流電流信號，測量由此信號產生的電壓變化即可測得電池的內阻。

在實際使用中，由於饋入信號的幅值有限，電池的內阻在微歐或毫歐級，因此，產生的電壓變化幅值也在微伏級，信號容易受到幹擾。尤其是在線測量時，受到的影響更大，採用基於數字濾波器的內阻測量技術和同步檢波方法可以克服外界幹擾，獲得比較穩定的內阻數據。

對於同一類型電池直流阻抗和交流阻抗一般成正比或其差值基本一致的。直流阻抗就是根據物理公式R=V/I，測試設備讓電池在短時間內（一般為2-3秒）強制通過一個恆定直流電流，測量此時電池兩端的電壓，並按公式計算出當前的電池內阻。

但此法有明顯的不足之處：（1）只能測量大容量電池或者蓄電池，小容量電池無法在2-3秒鐘內負荷恆定大電流； （2）當電池通過大電流時，電池內部的電極會發生極化現象，產生極化內阻。故測量時間必須很短，否則測出的內阻值誤差很大；（3）大電流通過電池對電池內部的電極有一定損傷。

交流阻抗：因為電池實際上等效於一個有源電阻，因此我們給電池施加一個固定頻率和固定電流（標準中要求使用1KHZ頻率，20mA小電流），然後對其電壓進行採樣，經過整流、濾波等一系列處理後通過運放電路計算出該電池的內阻值。交流壓降內阻測量法的電池測量時間極短，一般在100毫秒左右，幾乎是一按下測量開關就測完了。這種測量方法的精確度也不錯，測量精度誤差一般在1％-2％之間。

此法的優缺點：（1）使用交流壓降內阻測量法可以測量幾乎所有的電池，包括小容量電池。筆記本電池電芯的內阻測量一般都用這種辦法。（2）交流壓降測量法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響，同時還有諧波電流幹擾的可能。這對測量儀器電路中的抗幹擾能力是一個考驗。（3）用此法測量，對電池本身不會有太大的損害。（4）交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內阻測量法。在某些內阻在線監控的應用中，只能採用直流放電測量法而無法採用交流壓降測量法。