电池内阻测试仪校准方法

电池内阻测试仪校准方法TheCalibrationofBatteryInternalResistanceTester李征(天津市电子仪表实验所,天津300210)摘要:本文主要从电池内阻测试仪的工作原理入手,总结出电池内阻测试仪的校准方法以及需要注意的问题。关键词:电池内阻测试仪;校准方法1引言电池内阻测试仪主要用于在制造和测试各类电池时,测量电池的电压值和内阻值,应用极其广泛。这种仪器使用了精密的高稳定度恒流源,具有精度高,测量时电池的电压和内阻能同时显示等优点。由于仪器应用极其广泛,因此检测仪器,以保证仪器的测量准确性具有十分重要意义。2电池内阻测试仪工作原理电池的内阻很小,一般使用m或者来定义。在一般的测量场合,要求电池的内阻测量精度误差必须控制在5%以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。目前,行业内对于电池内阻的测试有两种方法,一种是直流放电内阻测量法,这种方法主要应用于测量大容量电池或者蓄电池。另一种方法是交流压降内阻测量法。电池实际上可以等效于一个有源电阻,因此给电池施加一个固定频率的恒定电流,然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路,转换电路即可计算出该电池的内阻值。交流内阻测量时,当对电池施加频率为110kHz011kHz交流电流(rms)15秒时,应测量交流电压(rms),其中rms是真有效值。交流内阻按下式计算:R0=U0PI0式中:R0交流内阻;U0交流电压有效值;I0交流电流有效值。图1交流电流大小应保证R0,两端交流电压峰值应小于20mV。采用交流法测量内阻实际上是测量阻抗,但其值在规定频率范围(110kHz左右)内大约等于电阻。电池内阻测试仪就是根据这个原理设计而成的。为提高测量准确度,消除接触电阻引起的测量误差,采用四端子测量原理。图1就是交流法测量电池内阻原理图。电池内阻测试仪内部一般产生小于20mA的恒定交流电流I0,I0流过电池内阻R0,R0两端产生电压降U0,采用真有效值测量U0,于是有R0=U0PI0。由于I0为恒定交流电流,R0正比于U0,电池内阻R0可由其两端电压直接反映。这种方法的电池测量时间极短,一般在100ms左右。测量精度误差一般在1%2%之间。3电池内阻测试仪校准方法311电池内阻测试仪的电压校准图2电压校准线路图校准电池内阻测试仪的电压量程可以参照JJG315-1983直流数字电压表试行检定规程,利用直流标准电压源进行校准,线路连接见图2。312电池内阻测试仪的电阻校准根据电池内阻测试仪的工作原理,采用SB2014型精密大电流低阻箱,可以避免电流过大对标准电阻箱带来的损害。图3电阻校准线路图电池内阻测试仪的内阻量程一般为200m和2两个量程,不同型号的电池内阻测试仪虽然在测量电池内阻时的原理是一致的,但是其校准方法可能会略有不同,比如在实际工作中接触的BS-VR3,BK600等型号的电池内阻采用图3所示的接线方式即可。子木仪器厂生产的DK3000型电池内阻测试仪,在校准其电阻量程时需要在电阻箱与电池内阻测试仪之间串接直流电源。原理如图4所示。50计量与测试技术2010年第37卷第10期图4这种方法对于电源的要求比较高,一般来说,电源本身总是存在内阻的,而仪器又没有调零结构,这样电源的内阻就必须充分小并且稳定,才能保证校准工作正常进行。如果用一节干电池作为电源,可能会由于干电池内阻过大,一般在(150180)m左右,造成200m量程可测量数据较少,为此可采用并联电池降低电源内阻的方法,但是这种方法又会增加电源的电流,对于普通标准电阻箱而言,电流不能过大,太大的电流会损害标准电阻箱。所以选择合适的电源和电阻箱成为校准电池内阻仪的关键。经过多次实验,使用6574A型直流电源和SB2014型大电流低阻箱可以实现对这种仪器的校准工作。313电池内阻测试仪内部恒流源频率的校准交流压降内阻测量法实际测量的是交流阻抗,只有当交流电流的频率在110kHz左右时,其值才近似等于电阻。所以恒流源的频率也是电池内阻测试仪校准中的一项重要指标。交流电流的频率校准可通过频率计或数字多用表的频率测量功能来实现。可以在校准电阻功能时进行,将数字多用表输入端接于标准电阻箱的电压两端即可。4电池内阻测试仪的调试在校准工作中,常常会发现有些被校仪器数值偏差较大,超出技术指标或者使用者的要求,这就需要对其进行调试。调试方法,可以参照技术说明书,找出控制各功能的电位器,对其频率,电压,电阻的各个量程分别进行调试。5结束语根据不同类型的电池内阻测试仪,选择相应的校准方法,对于校准的可靠性将是十分必要的,同时也是电池内阻测试仪的校准方法的核心所在。参考文献1国家计量检定规程JJG315-1983直流数字电压表试行检定规程.2国家计量检定规程直流低电阻仪.作者简介:李征,女,助理工程师。工作单位:天津市电子仪表实验所。通讯地址:300241天津市河西区解放南路449号。收稿时间:2010-04-21(上接第49页)1CRRSLRrR+RS(14)即可得:iC(t)iR(t)L0di2dti2(r0+RS)(15)所以式(5)可以等效为:e(t)=i2(r0+RS)(16)即可得:u(t)=i2RS=-L0RSN(RS+r0)di1(t)dt(17)因此可以得到,积分电容C必须满足:C3nF。当C分别为100nF、1uF和10uF时,分别得到系统的相频响应特性如图6所示:图6不同C时传感器的幅频和相频响应特性从图6中可以看出,积分电容越大,系统的低频特性越好。6结论本文通过建立外积分Rogowski线圈的等效模型,利用Matlab软件,得出由Rogowski线圈组成的传感器的相频响应特性,分析了如何通过改进外部积分电路来改善系统的低频响应特性。仿真结果表明,积分电容越大越能提高传感器的低频响应特性。因此我们在制作外积分式Rogowski线圈后,可以通过改进外部积分电路来改善系统的频率响应特性,最大程度的还原被测电流。参考文献1张婷,方志,李春等.自积分式Rogowski线圈的电磁参数对其频带影响的研究J.电测与仪表,2009,46(519):14-19.2杨楠,段雄英.一种新型的Rogowski线圈PCB罗氏线圈J.高压电器,2005,41(3):209-211.3李维波,马伟明,胡安等.一种印刷板罗氏线圈的结构参数和电磁参数影响研究J.高压电器.2007.08,43(4):260-264.4李维波,马伟明,付立军等.集成式脉冲电流传感器J.电工技术学报,2007.6,22(6):17-23.5李维波,毛承雄,陆继明.Rogowski线圈结构、电磁参数影响研究J.高压电器,2004,40(2):94-97.6鲍丙豪,龚勇镇,赵洪利,等.PCB式Rogowski的设计与特性分析J.机械设计与制造,2009,8:24-26.7李维波,马伟明,刘德志等.印刷板式Rogowski线圈研究J.高电压技术,2007.07,33(7):257-62.作者简介:贺洪,男