闲谈电池内阻测量

发表于 2011/3/11

去年去北京的时候，与杜老哥吃饭，闲聊之中他聊了一下他目前所从事的事情，其实还是与我有些关系的。今天正好也听到了这方面的论述，因此进行一些闲谈。

相关博文
可能是从事模拟应用设计最后亲自做的一件事

里面文章中提到的是美国Midtronics公司，日本HIOKI公司和鹤贺电机TSURUGA公司。这两个公司都做的是交流阻抗测试仪。美国 Midtronics公司采用低频（30Hz）测量，日本HIOKI公司则采用高频（1000Hz），杜老哥想要设计仪器进行一个频段的全频采集后处理。在此提一些小许问题，如果说硬件设计可以进行调整和仿效，软件是无法benchmarking的，按照这个的设计，最后的软件计算与处理也需要很大的能力去做这件事情。

交流电阻测量方法

交流阻抗：电池按照特性等效于一个有源电阻，因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流（1KHZ频率及以下，50mA左右的激励小电流），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计算出该电池的内阻值。

从原理上而言（参考文献为蓄电池内阻测量技术的分析）： 当使用受控电流时，ΔI = Imax Sin(2πft),产生的电压响应为：

ΔV = Vmax Sin(2πft + φ)  

也可以考虑使用受控电压激励，ΔV = Vmax Sin(2πft),产生的电流响应为： ΔI = Vmax Sin(2πft - φ)  

以上的两种情况的阻抗均为：  



电池阻抗是与频率有关的复阻抗，其模 |Z|= Vmax/Imax, 相角为φ。 一般情况下激励引起的电压幅值变化小于10mV，这样能保证阻抗测量的线性。

从理论上讲，向电池馈入一个交流电流信号，测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。 R = Vav / Iav 式中 Vav----为检测到交流信号的平均值；Iav ---- 为馈入交流信号的平均值

在实际使用中，由于激励信号的幅值有限，电池的内阻在微欧或毫欧级（这个根据不同的电池类型，容量和包装等其他的因素），产生的电压变化幅值也在微伏级（我估计要根据不同的电池来改激励，否则增益变化太大了一些），小信号容易受到干扰。BLESS杜老哥，希望他现在有进一步的进展；与之相对的是这个，大家看看这样的创新设计吧，杜老哥如果看到情何以堪啊……，这东西还是装车上的，在大电流扰动的边上滴。



对比一下吧：





PS：再给大家讲个笑话，我今天在会场问一个车载充电机供应商，它的4KW充电机效率为多少？答曰90%，我就问了400W的损耗功率用几个工业级风扇怎么排除去？她告诉我最新的3.3KW充电机新方案给chery做的效率可以达到99%，我就败退了。