4　內阻在線測量方法

　　備用場合使用的VRLA電池一般容量很大，在幾十到數千安時，電池的內阻值很小，隨電池容量的增大，內阻減小，例如3000Ah的電池，其內阻值一般在30-50微歐。由于阻值低，電池正負極輸出直流電壓，要準確測量內阻是有一定難度的，尤其是在線測量時電池端存在充電紋波和負

　　載變動時的動態變化。

　　4.1　直流方法

　　直流方法是在電池組兩端接入放電負載，測量電壓的變化（U1-U2）和電流值（I）計算電池的內阻（R）。

　　（2-1）

　　蓄電池從浮充狀態切換到放電狀態，典型的電壓跌落過程如圖2-4所示。即停止充電后，電池回落到某平衡電位，接入放電負載后，電壓發生階躍變化。這樣，內阻的計算不能使用浮充電壓和放電工作電壓的差值來計算，使用開路平衡電位與放電工作電壓的差值時也不夠穩定。因此，在放電過程改變電流可以克服平衡電位不穩定的因素。采用式（2-6），根據在不同電流（I1、I2）下的電壓變化（U1-U2）來計算內阻值。

　　（2-6）

　　圖2-4 蓄電池放電電壓曲線

　　由于內阻值很小，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，由于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。實際測量中，直流方法所得數據的重復性較差、準確度很難達到10%以上。

　　4.2　交流方法

　　交流方法相對直流法要簡單。

　　當使用受控電流時，ΔI = Imax Sin（2πft），產生的電壓響應為：

　　ΔV = Vmax Sin（2πft + φ） 　 （2-1）

　　若使用受控電壓激勵，ΔV = Vmax Sin（2πft），產生的電流響應為：

　　ΔI = Vmax Sin（2πft - φ）　　　　　　　　　 （2-2）

　　兩種情況的阻抗均為：

　　（2-3）

　　即阻抗是與頻率有關的復阻抗，其模 |Z|= Vmax/Imax， 相角為φ。

　　從理論上講，向電池饋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。

　　R = Vav / Iav　　　　　　　　　　　　　　（2-6）

　　式中　Vav----為檢測到交流信號的平均值；

　　Iav ---- 為饋入交流信號的平均值

　　在實際使用中，由于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歐級，信號容易受到干擾。尤其是在線測量時，受到的影響更大，采用基于數字濾波器的內阻測量技術和同步檢波方法可以部分克服外界干擾，獲得比較穩定的內阻數據。

　　同步檢波方法電路結構簡單，如圖2-5所示，由時鐘觸發同步激勵信號和檢波電路的相位。

　　圖2-5 同步檢波方法測量蓄電池內阻

　　4.3　不同測量方法對內阻值的影響

　　不同的測量一起使用不同的內阻測量方法，尤其是不同的測試頻率，所獲得的電池內阻數據有較大的差異。以下是對開口鉛酸電池和閥控密封鉛酸電池（VRLA）用不同的儀器進行測試的數據對比。

　　對12V100Ah開口蓄電池，分別采用HIOKI3550內阻測試儀（工作頻率1000Hz，測量電流為幾十mA）和BM6500（工作頻率10Hz，測量電流1A）測量17只電池的內阻，其結果如圖2-8所示，圖中“☆”為BM6500測得的數值，“+”是HIOKI3550所測得數值。可見BM6500所測數據均比HIOKI3550的數值高。但從圖2-8還發現，兩種方法測量的數據差值并不是一個恒值或者固定比例。

　　圖 不同測試方法的開口鉛酸蓄電池內阻

　　由于測量方法的不同，蓄電池內阻數值有較大的差異。因此，在研究內阻變化時需要在同一方法下進行測量。

　　4.4　不同充電狀態對內阻值的影響

　　蓄電池處于不同的狀態，其內阻值也有很大的差異。圖2-10中數值較高的數據是在浮充狀態下測得的，停止浮充、轉入放電后電池內阻變小。變化幅度均勻，平均為6.5%，可以解釋為浮充狀態下極化內阻的影響。電池進入放電狀態后，內阻由浮充狀態的值下降到某穩定值，此數值在電池放電的平臺期穩定上升，放電容量達到80%后，內阻急劇上升。轉入充電后，內阻很快恢復到正常數值。

　　圖 VRLA電池放電過程電壓、內阻曲線