在電池內阻測試中，可編程電源可通過直流放電法或交流注入法實現參數設定與操作，結合四端測量、同步數據采集等關鍵技術確保精度。以下是具體操作方法及關鍵步驟：
一、直流放電內阻測量法（以可編程電源為核心）
原理：通過可編程電源輸出短時大電流脈沖（如40A-80A，持續(xù)2-3秒），測量電池電壓降，計算內阻（R=ΔV/ΔI）。
適用場景：大容量電池（如鉛酸電池、動力鋰電池）。
操作步驟：
- 硬件連接：
- 使用四端子連接法：電源輸出正極接電池正極（電流端子），負極接電池負極（電流端子）；電壓測量端子并聯在電池兩端，避免線阻干擾。
- 若電池容量較小（如18650鋰電池），需降低電流至0.1C-0.2C（如200mA-400mA），防止極化損傷。
- 電源參數設定：
- 電流模式：設置為恒流（CC）模式，輸出電流值根據電池容量調整（如1Ah電池用0.5A-1A）。
- 時間控制：通過電源編程功能設定脈沖寬度（2-3秒），避免長時間大電流導致電池發(fā)熱。
- 觸發(fā)同步：若使用示波器或數據采集卡，需通過電源的外部觸發(fā)信號同步記錄電壓/電流波形。
- 數據采集與計算：
- 記錄脈沖前電池開路電壓（U?）和脈沖期間最低電壓（U?）。
- 計算內阻：R = (U? - U?) / I（I為設定電流值）。
- 示例：若U?=3.7V，U?=3.6V，I=1A，則內阻R=0.1Ω。
- 注意事項：
- 極化效應：脈沖結束后需等待電池電壓恢復（如1分鐘），避免極化內阻影響結果。
- 溫度控制：測試環(huán)境溫度穩(wěn)定在20℃±5℃，防止溫度漂移。
二、交流注入內阻測量法（結合可編程電源與鎖相放大器）
原理：通過可編程電源輸出1kHz小電流交流信號（如50mA），測量電池電壓響應，計算阻抗實部（內阻）。
適用場景：小容量電池（如筆記本電池、手機電池）或在線監(jiān)測。
操作步驟：
- 硬件連接：
- 使用四端子連接法，交流信號注入端與電壓測量端分離。
- 添加鎖相放大器（如SR830）或專用內阻測試儀（如BSB-616），濾除噪聲并提取1kHz信號分量。
- 電源參數設定：
- 頻率模式：設置為交流輸出模式，頻率1kHz，電流幅值50mA。
- 波形控制：若電源支持，輸出正弦波或方波（需通過濾波器轉換為正弦波）。
- 同步觸發(fā)：鎖相放大器與電源同步觸發(fā)，確保相位匹配。
- 數據采集與計算：
- 鎖相放大器直接輸出電壓幅值（Vrms）和相位差（θ）。
- 計算內阻：R = Vrms / Irms（Irms為設定電流有效值）。
- 示例：若Vrms=5mV，Irms=50mA，則內阻R=0.1Ω。
- 注意事項：
- 抗干擾設計：使用屏蔽線纜，遠離開關電源等噪聲源。
- 精度驗證：定期用標準電阻（如0.1Ω±0.1%）校準系統。
三、可編程電源的擴展功能應用
- 多階段測試：
- 通過電源編程實現“充電-放電-靜置”循環(huán)，監(jiān)測內阻隨SOC（剩余電量）的變化。
- 示例：鋰電池在SOC=50%時內阻最低，SOC<20%時內阻顯著上升。
- 溫度系數測試：
- 結合恒溫箱，設定不同溫度點（如-20℃、0℃、25℃、50℃），測試內阻隨溫度的變化率（通常為-0.3%/℃至-0.5%/℃）。
- 數據記錄與分析：
- 通過電源的SCPI命令或LabVIEW軟件導出測試數據，生成內阻-時間曲線，評估電池健康度（SOH）。
四、關鍵設備與誤差控制
| 設備類型 | 推薦型號 | 誤差控制要點 |
|---|
| 可編程電源 | Keysight N6705C、Chroma 62000P | 電流精度≤0.05%，紋波≤10mV |
| 鎖相放大器 | Stanford Research SR830 | 信噪比≥60dB，時間常數≤100ms |
| 數據采集卡 | National Instruments 9234 | 采樣率≥100kSPS，分辨率≥16bit |
| 測試線纜 | 四端子凱夫拉屏蔽線 | 接觸電阻≤5mΩ，溫漂≤1ppm/℃ |
五、行業(yè)應用案例
- 電動汽車電池測試：特斯拉使用Chroma 62000P電源，結合1kHz交流注入法，實現電池包（500V/200A）內阻在線監(jiān)測，精度±1%。
- 消費電子電池生產：富士康采用Keysight N6705C電源，通過直流放電法測試手機電池內阻（≤50mΩ），測試時間<1秒/顆。
