如何检测电池内阻.pdf

2口 口 日 口 B 总第 54 9 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5 0 0 mA 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表现为内阻增大 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 2 7 Y 法连接 电阻阻值的选 择 大体上控制放电电流 约为0 1 C h至0 2 C 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 S 1 断开 先测出电池开路电压 1 2 S 1 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 U 2 R1 例如 R1 1 0 Q U1 1 5 2 1 V U 2 1 4 9 2 V 算出 2 U 2 RI O 1 4 9 2 A 则兄 U 卜 己 1 5 2 1 1 4 9 2 0 1 4 9 2 0 1 9 4 Q 1 9 4 m 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 1 0 0 H z l k H z 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 7 r f c 阻抗 Z X2 R 2 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 l k Hz 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 1 0 0 mA 数字万用表置于 2 0 0 mV交流电压挡 这样 2 0 0 mV换算成电阻即为 2 0 0 0 m 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 1 2 V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 l k Hz 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 l k Hz 毛 也I 团 维普资讯 v w r 8di o corn cn 嘲 镳 隧 磅 融 l 嘲 懒 开路电压 l 2 B 2 V 3 7 9 v 1 3 5 7 V 1 5 9 3 v l k H z 阻抗特性 电容量 c 5 6 0 0 0 F 9 5 0 0 0 F 7 2 0 0 0 F 2 8 2 0 F Xc 2 8 4m n Xc 1 7 m n Xc 2 2 m n Xc 5 6 5 m n 阻抗 Z l 2 4 l m n l l 3 8 m n 2 3 7 m n l 加 5 m 0 电阻 R l 2 0 8 m n l l 3 8 m n 2 3 6 m n 1 2 8 6 m n 1 0 0 H z阻抗特性 电容量c 6 9 2 0 0 0 F 1 5 6 0 0 0 F 2 0 0 0 0 0 u F l 4 4 0 O F Xc 2 3 m n l 0 2 m n x c l l 0 6 m n 阻抗 Z 1 4 8 6 m n l 3 0 2 m n 2 5 3 m n 3 0 4 8 m 0 电阻 R 1 4 6 6 m n l 2 9 8 m n 2 5 3 m n 2 8 4 m n l k Hz 温度影响 R 2 0 l l 3 8 m n 2 3 6 m n l 2 8 6 m n R 3 0 l I 1 2 m n 2 2 6 m n l 1 5 4 r f t n 方波信号 推动V T 3 从电池吸取约2 0 0 mA的峰值方波脉冲 电流 换算成交流信号 约为有效值 1 0 0 mA 此时把数字万 用表D MM置于交流 2 0 0 mV挡时 经一只 1 0 n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 1 0 0 mA 如果 心压 显示值为 1 0 0 m V 则 表示电池内阻 内阻抗 为 1 0 0 mQ 稳压器7 8 0 5 提供V T 1 I 2 工作所需的稳定的5 V工作电压 二极管 V D1 V D 2 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D MM的测试线一端也由表笔改焊上鳄鱼夹 并 定义D MM的 端 红线 为2 端 c o rn端 黑线 为 3 端 并且D MM的 端要串联一只 1 0 n的电容器 测试时 最好 电路的 1 4 N根测试线并在一起 D MM的2 3 两根线并 在一起以防止干扰 先把D MM2 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 1 2 V铅酸蓄电池 用电路先估测 出的它的内阻值 例如为 2 om Q B 找一只 1 Q左右的 已知准确阻值的电阻 设为 1 O l l Q也即 1 0 1 l m 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 1 0 l l 2 O 1 O 3 1 m Q 也即 1 0 3 1 mV 如不是 可调节图4电路的 R 5 阻值 使显示准确 调节 R 5 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1 2 V