如何检测电池内阻

2口口日．口B总第549期 文／焦明德 以前到商店买电池，营业员都要先用小电珠试一下，如 发光正常，则说明电池是好的。现在电器的从业人员，判断 电池新旧好坏的时候，是先测一下开路电压，再陕速测一下 短路电流。例如对于普通5号电池，短路电流大于500mA， 则就是好的。以上两个例说明了电池要能够输出电流也就是 能够输出足够的功率，才能称得上性能良好。为了便于分 析，我们引入电池内阻的概念。在直流条件下我们可以给出 电池的直流等效电路，以及公式 己 E-_侬。此式说明电池 内阻R越小，输出的电流时电池电压降就越小，或者说该 电池能够在大电流的条件下工作。 为什么要测试电池内阻 1．因电池的容量越大，内阻就越小，因此可以根据内 阻大小粗略判断电池容量。 2．电池老化和失效后突出的现为内阻增大，因此测 试电池内阻就可以快速判断出电池的老化程度。 3．电池组维护过程中，需要经常测试各电池单元的内 阻，以便把内阻增大的单元挑出来，换个好的。 电池内阻的直流测量方法 1．等效电路 (见图1) 2．一种简单的业余测试方法 找一块数字万用表， 高位数的较好，可以取得 较高的测试灵敏度。一只 放电电阻，一只开关，按图 27Y法连接。电阻阻值的选 择，大体上控制放电电流 约为0．1C／h至0．2C／h。过大的放电电流有损电池且内阻 测试重复性能差。测试步骤： (1)S1断开，先测出电池开路电压 【，1。 (2)S1接通，电池开始放电，快速读出此时的电池端 电压 己 。 则 =(U卜己 )／ (U2／R1) 例如R1=10 Q，U1=1．521V，U2=1．492V，算出 ／2=U2／RI=O．1492A，则兄 =U卜己 ／ =(1．521-1．492)／ 0．1492 0．194 Q =194m Q 注意测试时需采用四端测试，即电压表测试线和放电 电路接线 必须分开接触电池的两个端口。 电池内阻的交流测量法 简化交流等效电路见图3。电池的实际等效 电路较复杂，既有串联电容成分，又有并联电容 成分。电池的交流等效电路表明，在交流信号的 条件下，一个电池的外部特性可以看成电动势 E、内电阻R和电容C三者相串联。但要注意的 是，对同一个电池而言，在频率不同，信号强度 不同以及温度不同时，E、R、C的数值是不同 的。下页附表给出了不同电池在100Hz、lkHz测试条件下， 作者测试的电池的阻抗、内阻等数据。表中容抗X=l／2 7r fc，阻抗Z=X2+R2。表中同时给出了不同电池在温度变化 时内阻的变化情况。因测试条件有限，表中数据仅供参考。 自制电池内阻测试 在业余条件下，花不多的钱，自制一个电池内阻测试的 电路，再加上一个普通数字万用表，即可以测试电池交流内 阻。该电路实际上是一个lkHz信号源，它的作用是，提供 流过电池的交流信号，再由数字万用表测试出电池两端的交 流电压降，从而测试出电池的交流内阻。电路提供的交流电 流值为 100mA，数字万用表置于200mV交流电压挡，这样 200mV换算成电阻即为2000m Q。本文共介绍两种电池内 阻测试电路，一种为无电源式，电路由被测电池供电。另一 种需外接 12V直流电源。 这两种电路均可满足伪劣电池的鉴别以及电池尤其是铅 酸电池的维护需要。 1．无源式电池内阻测试电路 (1)这种电路产生的测试电流为 lkHz方波，原理图见 图4，电路由被测电池供电，当电路1、4两端接到电池的正 负两个电极时，电路开始工作。图中VT1与 VT2产生lkHz 毛 也I团 维普资讯 http://www.cqvip.com 、，、，、，vw ．r、8dio．corn ．cn 嘲 ；镳 隧 磅 融 l 嘲 懒 开路电压 l2．B2V 3．79v 1．357V 1．593v lkHz阻抗特性 电容量c 56000¨F 95000¨F 72000¨F 2820¨F Xc 2．84m n Xc 1．7mn Xc 2．2m n Xc=56．5m n 阻抗Z l2．4lmn ll3．8mn 23．7mn l加．5m0 电阻R l2．08mn ll3．8mn 23．6mn 128．6mn 100Hz阻抗特性 电容量c 692000¨F 156000¨F >200000 u F l440O¨ F Xc=2．3m n =l0．2m n xc=ll0．6m n 阻抗Z 14．86mn l30．2mn 25．3mn 304．8m0 电阻R 14．66mn l29．8mn 25．3mn 284mn lkHz温度影响 R ．20℃ ll3．8 mn 23．6 mn l28．6 mn R ．30℃ lI1．2 m n 22．6 m n l15．4 rftn 方波信号，推动VT3从电池吸取约200mA的峰值方波脉冲 电流。换算成交流信号，约为有效值100mA。此时把数字万 用表DMM置于交流200mV挡时，经一只10n电容器隔离， 接到电池两端就可以读取电池两端的交流信号值。设交流方 波电流的有效值为100mA，如果 心压显示值为10．0mV，则 表示电池内阻 (内阻抗)为100mQ。稳压器7805提供VT1、 I'2工作所需的稳定的5V工作电压，二极管VD1、VD2为 防止电路接反起保护作用。 (2)实际使用方法 电路实物见图5，该电路可装在一个塑料小盒中，l、4 端分别焊接红黑两根测试线，测试线的另一端焊好鳄鱼夹。 数字万用表DMM的测试线一端也由表笔改焊上鳄鱼夹，并 定义DMM的+端 (红线)为2端，corn端 (黑线)为3端， 并且DMM的+端要串联一只10n的电容器。测试时，最好 电路的1、4N根测试线并在一起，DMM的2、3两根线并 在一起以防止干扰。先把DMM2、3端鳄鱼夹夹在电池+、一 极上，待万用表显示数字回零后，再把电路的1、4端夹上 去，即可读取电表显示的电池内阻读数。 (3)仪器读数的校准 由于测试的交流信号是方波，不是正弦波，各种数字万 用表响应的灵敏度可能会有差别，因此该电路需要校准，具 体的校准的步骤是： A．找一个内阻较小的12V铅酸蓄电池，用电路先估测 出的它的内阻值，例如为2om Q。 B．找一只1 Q左右的、已知准确阻值的电阻，设为 1．Oll Q也即101lm Q，把此电阻焊在电池的正极，或者 图5 使它们尽可能接触良好。然后测试串联 有标准电阻的总的电阻值，此时DMM 读数应为 10ll+2O=1O31m Q，也即 103．1mV，如不是，可调节图4电路的 R5阻值，使显示准确。调节R5阻值的 方法，可采取改变并联电阻阻值的方法。 如找不到内阻较小的电池，即电池内阻 和标准电阻相差不大时，则上述步骤要 重复二三次。另外要说明的是，被测阻值会影响测试电流的 大小，因此在以测试小阻值为主的情况下，上述校准时，可 把读数减少5％左右。 这种自制的无源测试电路适用于12V～24V铅酸蓄电池 内阻的测试。 2．有源12V电池内阻测试电路 这种电池内阻测量电路的原理图见图6，实物电路见 图7，原理不再详述，这种电路适合测试0～5OV的各种电 池。 图7 注：目前市场上还有很多更专业的电池内阻测试仪，需 要使 用该仪器的读者 ，可关注本期杂志第 1 O2页的相关广 告。@ 、 维普资讯 http://www.cqvip.com