电池内阻测试仪校准规范

1电池内阻测试仪校准规范本规范适用于交流注入法原理的电池内阻测试仪的校准，具有电池内阻测试功能的电池测试系统相应项目的校准也可以参照本规范执行。本规范不适用于直流放电原理的电池内阻测试仪的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：GB/T2900.41—2008电工术语原电池和蓄电池凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位下列术语和定义适应于本规范。3.1电池内阻batteryinternalresistance规定条件下的电池电压变化与相应的放电电流变化之比，又称表观内阻。电池内阻测试仪是用来测量电池内阻的仪器，按用途可分为专用型和通用型，按原理可分为交流注入法、直流放电法等。常用的基于交流注入法原理制造的电池内阻测试仪，一般由交流恒流源、锁相放大单元、直流电压测量单元、比较与报警电路以及控制及指示(显示)等部分组成，它对被测对象施加一定频率(一般为1kHz)的交流电流信号，采用锁相放大技术测量被测电池内阻上的交流压降，得到内部阻抗值。原理框图如图1所示。基准电压基准电压模块键盘与显示电路比较与报警电路O直流电压测量模块通信与接口电路电池内阻测试仪恒流源模块文同相检波数据总线控制总线25计量特性5.1电池内阻测量范围：1mΩ~3kΩ,最大允许误差：±(0.2%～10%)。5.2直流电压测量范围：±(0.1～800)V,最大允许误差：±(0.01%～10%)6.1环境条件环境相对湿度：30%～75%周围环境中，无影响仪器正常工作的干扰和机械振动，以及其他影响量。6.2测量标准及其他设备校准所用标准仪器设备，应经过计量技术机构的检定(或校准),满足校准使用要求，并在有效期内。校准用设备的测量范围，应覆盖被校准参数的范围，应具有足够的分辨力、准确度和稳定性。由标准器、辅助设备及环境条件所引起的扩展不确定度(k=2),应不大于被校电池内阻测试仪最大允许误差绝对值的三分之一。根据采用的校准方法，选择以下可以满足校准要求的标准设备：a)直流数字电压表分辨力一般不低于被校电池内阻测试仪电压测量最小值的1/10。b)直流标准电压源分辨力一般不低于被校电池内阻测试仪电压测量最小值的1/10。c)直流电压源短期稳定性一般优于被校电池内阻测试仪直流电压测量最大允许误差的1/5。d)交流标准电阻器或交流标准电阻箱7校准项目和校准方法7.1校准项目电池内阻测试仪的校准项目见表1。开展校准工作的实验室，应根据客户要求选择校准其中的项目。项目名称电池内阻237.2校准方法7.2.1校准前准备7.2.1.1外观检查电池内阻测试仪的制造厂名或商标、出厂编号、仪器名称、型号等信息应齐全；被校测试仪的机壳、端钮、开关和按键等应无影响校准或使用安全的松动、损伤、脱落；各种功能标志应齐全正确。通电后，各开关和按键应能正常工作，各种显示均应正常。7.2.1.3电池内阻预置报警功能按照仪器说明，设置电池内阻上限或下限预置报警电阻值。参照7.2.3.1中给出的方法，逐步增大或减小标准电阻值，使得电池内阻测试仪的内阻示值高于上限值或者低于下限值，以是否出现报警提示，来判断电池内阻预置报警功能是否正常。7.2.1.4直流电压预置报警功能按照仪器说明，设置直流电压上限或下限预置报警电压值。参照7.2.3.2中给出的方法，逐步增大或减小直流标准电压源(或直流电压源)的输出电压，使得电池内阻测试仪的电压示值高于上限值或者低于下限值，以是否出现报警提示，来判断直流电压预7.2.2校准点选取对电池内阻测试仪的每一个电池内阻量程和直流电压量程都应进行校准，最大允许误差最小的量程作为基本量程。基本量程：均匀选取3～5个校准点。其中应包括量程的起始点、中间点和满量程非基本量程：一般选取1～3个校准点。至少应包括满量程接近值。电池内阻的每个量程，在校准前都要清零。按图2接线，用四线法测量电池内阻。按校准点设置交流电阻箱的输出电阻值R。(或更换交流标准电阻器),对应的电池内阻测试仪示值为R,电池内阻的示值误差按公式(1)计算。△R——电池内阻测试仪电池内阻显示值误差，Ω;Rx——电池内阻测试仪电池内阻的示值，Ω;4图2电池内阻测量接线图直流电压的每个量程，在校准前都要清零。按图3接线，按校准点设置直流标准电压源的输出电压V₀,对应电池内阻测试仪示值为Vx,直流电压示值误差用公式(2)直流电压的每个量程，在校准前都要清零。按图4接线，按校准点设置直流电压源的输出电压，直流数字电压表测得标准电压值V₀,电池内阻测试仪的示值为Vx。直流电压示值误差用公式(2)计算。图3标准源法接线图图4标准表法接线图58.1校准证书校准结果应在校准证书(报告)上反映，校准证书(报告)应至少包括以下信息：b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同)d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性有关时，应说明被校对象的接收h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；1)校准结果及其测量不确定度的说明；m)对校准规范的偏离情况的说明n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的声明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。校准原始记录格式见附录B,校准证书(报告)内页格式见附录C。8.2数据修约计算被校准电池内阻测试仪的误差数据后，应采用四舍五入及偶数法则等进行修约，末位数修约到被校测试仪允许误差极限的1/10位。建议复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间6电池内阻测试仪测量不确定度评定示例电池内阻测试仪的校准项目有2项，分别为直流电压示值误差和电池内阻示值误差。本附录以100mΩ电池内阻测量示值误差和直流10V直流电压测量值示值误差校准结果的测量不确定度评定为例，说明电池内阻测试仪校准项目的测量不确定度评定的过程。A.2电池内阻测量示值误差校准结果不确定度评定A.2.1测量模型电池内阻测量值示值误差校准方法见7.2.3.1,测量模型可用式(A.1)表示：△R——电池内阻测试仪电池内阻显示值误差，mΩ;R、电池内阻测试仪电池内阻的示值，mΩ;各输入量之间不相关，不确定度传播可用公式(A.2)表示。uc(△R)=√u²(R₄)+u²(R₀)式中：ue(△R)——被校电池内阻测试仪电池内阻测量值示值误差的合成标准不确定u(R₀)——标准电阻器(箱)引入的不确定度，mΩ;u(Rx)——被校电池内阻测试仪引入的不确定度，mΩ。A.2.2不确定度来源A.2.2.1u(R₀)的来源如下：——标准电阻器(箱)年稳定性引入的不确定度u₁(R。)。A.2.2.2u(Rx)的来源如下：——被校电池内阻测试仪电池内阻测量分辨力引入的不确定度u₁(R₄);——被校电池内阻测试仪电池内阻测量重复性引入的不确定度u₂(Rx)。A.2.3标准不确定度评定A.2.3.1标准电阻器引入的标准不确定度u(Ro)按B类进行评定。根据标准电阻器(箱)技术指标，其最大允许误差为±0.01mΩ,则分散区间的半宽度为a=0.01mΩ,为均匀分布，包含因子k=√3,则标准电阻器(箱)最大允许误差引入的标准不确定度为：7A.2.3.2被校电池内阻测试仪引入的标准不确定度u(Rx)A.2.3.2.1被校电池内阻测试仪电池内阻测量分辨力引入的标准不确定度u₁(Rx)根据说明书可知，被校电池内阻测试仪电池内阻测量分辨力为0.01mΩ,按B类进行评定，那么其区间半宽度为a=0.005mΩ,为均匀分布，包含因子k=√3,则被校电池内阻测试仪电池内阻测量分辨力引入的标准不确定度为：A.2.3.2.2被校电池内阻测试仪测量重复性引入的标准不确定度u₂(Rx)测量结果的重复性引入的标准不确定度通过多次重复测量进行A类评定。多次重复测量结果如表A.1所示，用贝塞尔公式(A.3)计算实验标准差：式中：Rx——被校电池内阻测试仪电池内阻多次测量值的平均值，mΩ;R被校电池内阻测试仪电池内阻测量值第i次测量值，mΩ;n——重复测量的次数，此处n=10。表A.1电池内阻测试仪100m2点重复性测量数据123456789电阻示值/mΩ根据表A.1中的数据，可由公式(A.3)计算出重复测量的单次实验标准差故测量重复性引入的不确定度为：u₂(Rx)=s(Rx)=5.2×10-A.2.3.2.3被校电池内阻测试仪引入的标准不确定度u(Rx)为了避免重复计算，测量结果的重复性和电池内阻测试仪的分辨力取其中最大值作为被校电池内阻测试仪引入合成标准不确定度分量。u₁(Rx)<u₂(Rx),故舍去被校电池内阻测试仪的分辨力引入的标准不确定度分量u₁(Rx)。被校电池内阻测试仪引入的标准不确定度u(Rx):u(Rx)=u₂(Rx)=5.2×10-A.2.4不确定度分量一览表不确定度分量见表A.2。不确定不确定度来源评定分布类型标准不确定度交流标准电阻器(箱)示值误差B均匀交流标准电阻器(箱)8不确定评定分布类型分辨力B均匀A正态A.2.5合成标准不确定度u。(△R)合成标准不确定度按公式(A.2)计算。uc(△R)=√u²(Rx)+u²(R₀)=7.8×10A.2.6扩展不确定度U(△R)取包含因子k=2,则扩展不确定度为：A.3直流电压测量示值误差校准结果不确定度评定A.3.1测量模型以直流标准源法校准电池内阻测试仪直流电压测量值示值误差见7.2.3.2,其示值误差校准的测量模型可用式(A.4)表示：式中：△V——被校电池内阻测试仪直流电压测量值示值误差，V;V₀——直流标准电压源输出的电压标准值，V;Vx——被校电池内阻测试仪直流电压测量值，V。各输入量之间不相关，不确定度传播可用公式(A.5)表示。u₆(△V)——直流电压测量值示值误差的合成标准不确定度，V;u(V₀)——直流标准电压源引入的标准不确定度，V;u(Vx)——被校电池内阻测试仪引入的标准不确定度，V。A.3.2不确定度来源A.3.2.1u(V₀)的来源如下：a)直流标准电压源年示值误差引入的标准不确定度u₁(V₀);b)直流标准电压源分辨力引入的标准不确定度u₂(V₀)。A.3.2.2u(Vx)的来源如下：a)被校电池内阻测试仪直流电压测量分辨力引入的标准不确定度u₁(V);b)被校电池内阻测试仪直流电压测量重复性引入的标准不确定度u₂(V)。A.3.3标准不确定度评定9直流标准电压源引入的标准不确定度u(V₀)直流标准电压示值误差引入的标准不确定度u₁(V₀)按B类进行评定。根据直流标准电压源10V技术指标，其最大允许误差为±0.000088V,则分散区间的半宽度为a=0.000088V,为均匀分布，包含因子k=√3,则直流标准电压源最大允许误差引入的标准不确定度为A.3.3.1.2直流标准电压源分辨力引入的标准不确定度uz(V₀)依据说明书可知，直流标准电压源为10V,其分辨力为0.000001V,则分散区间的半宽度为a=0.0000005V,为均匀分布，包含因子k=√3,则直流标准电压源分辨力引入的标准不确定度为：A.3.3.1.3计算直流标准电压源引入的标准不确定度u(Vo)直流标准电压源引入的标准不确定度u(V₀)为：u(V₀)=√uí(V₀)+uí(V₀)=5.1×1A.3.3.2被校电池内阻测试仪引入的标准不确定度u(Vx)A.3.3.2.1被校电池内阻测试仪直流电压测量分辨力引入的标准不确定度u₁(Vx)根据说明书可知，被校电池内阻测试仪直流电压测量分辨力为0.0001V,按B类进行评定，那么其区间半宽度为a=0.00005V,为均匀分布，包含因子k=√3,则被校电池内阻测试仪直流电压测量分辨力引入的标准不确定度为：A.3.3.2.2被校电池内阻测试仪直流电压测量重复性引入的标准不确定度u₂(Vx)测量结果的重复性引入的标准不确定度通过多次重复测量进行A类评定。多次重复测量结果如表A.3所示，用贝塞尔公式(A.6)计算实验标准差：式中：n——重复测量的次数，此处n=10。第i次测量123456789电压示值/V根据表A.3中的数据，可由公式(A.6)计算出重复测量的单次实验标准差：s(Vx)=5.2×10-5V故测量重复性引入的标准不确定度为：u₂(Vx)=s(Vx)=5.2×10A.3.3.2.3被校电池内阻测试仪引入的标准不确定度u(V)为了避免重复计算，测量结果的重复性和电池内阻测试仪的分辨力取其中最大值作为校电池内阻测试仪引入合成标准不确定度分量。u₁(Vx)<u₂(Vx),故舍去被校电池内阻测试仪的分辨力引入的标准不确定度分量u₁(Vx)。被校电池内阻测试仪引入的不确定度u(Vx):u(Vx)=u₂(Vx)=5.2×10A.3.4不确定度分量一览表不确定度分量见表A.4。不确定评定分布类型直流标准电压源或标准电B均匀直流标准电压源或标准电B均匀直流标准电压源或标准电B均匀A正态A.3.5合成标准不确定度u。(△V)合成标准不确定度按公式(A.5)计算。uc(△V)=√u²(Vx)+u²(V₀)=7.3×1A.3.6扩展不确定度U(△V)取包含因子k=2,则扩展不确定度为：U(△V)=k×uc(△V)=1.5×10~*V(校准原始记录格式电池内阻测试仪校准原始记