艾德克斯IT5101鋰電池內(nèi)阻測(cè)試

 隨著鋰電池的大量應(yīng)用，對(duì)于鋰電池性能參數(shù)的快速測(cè)試也有了大量需求。導(dǎo)電劑等添加劑的加入使得現(xiàn)代鋰離子電池在壽命期內(nèi)的內(nèi)阻非常低，同時(shí)也讓內(nèi)阻測(cè)試變得更加不可靠。

艾德克斯IT5101內(nèi)阻測(cè)試儀是一款高精度、高分辨率、高速的電池內(nèi)阻測(cè)試儀。采用交流四端子的測(cè)試方法，可更精準(zhǔn)地測(cè)試電池內(nèi)阻和電壓。電阻分辨率可達(dá)0. 1uΩ，電壓分辨率可達(dá)10uV。利用外部u盤(pán)存儲(chǔ)，可長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算。內(nèi)建比較器功能，可自動(dòng)判斷電池參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)合格率，適合各種電池的檢測(cè)和分揀。內(nèi)建GPIB,USB,LAN通訊接口，支持SCPI協(xié)議，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、無(wú)人機(jī)等智能鋰電池、動(dòng)力電池、以及蓄電池等各種電池的測(cè)試。

IT5101采用四端子測(cè)量法測(cè)量電池內(nèi)阻(開(kāi)爾文測(cè)量法)

測(cè)量電池電阻一般采用二線(xiàn)法和四線(xiàn)法(如圖二所示)，最簡(jiǎn)單常用的方法是采用二線(xiàn)測(cè)量法，電阻等于電壓除以電流，然而這種方法會(huì)引入導(dǎo)線(xiàn)電阻和接觸電阻。因此測(cè)量小電阻時(shí)，比如電池內(nèi)阻大多為毫歐級(jí)，導(dǎo)線(xiàn)電阻和待測(cè)物(DUT)阻值相當(dāng)，為了保證測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性，必須采用四線(xiàn)測(cè)量法，四線(xiàn)法也稱(chēng)為開(kāi)爾文(Kelvin)法，由一對(duì)SOUCE導(dǎo)線(xiàn)供應(yīng)電流，另一對(duì)SENSE導(dǎo)線(xiàn)量測(cè)電壓，電壓、電流回路相互獨(dú)立，如此可消除導(dǎo)線(xiàn)電阻效應(yīng)，而且可以只量測(cè) DUT 兩端的整體壓降。配合艾德克斯的四款開(kāi)爾文測(cè)試夾具和調(diào)零板(如圖三所示)，可精確測(cè)量電池內(nèi)阻，具體測(cè)試方法如下：

通過(guò)IT5101的SOURCE 端子向DUT輸入交流信號(hào)。在SENSE 端子上測(cè)量因DUT的阻抗產(chǎn)生的壓降。此時(shí)，由于SENSE 端子連接在內(nèi)部高阻抗電壓計(jì)上，因此導(dǎo)線(xiàn)電阻和接觸電阻R導(dǎo)線(xiàn)、R接觸上幾乎沒(méi)有電流流過(guò)。因此，可以認(rèn)為R導(dǎo)線(xiàn)、R接觸上幾乎沒(méi)有壓降。這樣，就消除了導(dǎo)線(xiàn)和接觸電阻的電壓降。根據(jù)同步檢波法，IT5101將DUT的阻抗劃分為有效電阻和電抗，并且僅顯示有效電阻。

IT5101的注入式交流快速精確測(cè)量法

為了快速測(cè)試手機(jī)、筆記本電腦、攝像機(jī)等便攜式電池，市面上多數(shù)測(cè)試儀會(huì)采用負(fù)載脈沖進(jìn)行測(cè)試并觀(guān)察電壓和電流的關(guān)系，利用歐姆定律計(jì)算出內(nèi)阻值。最后比較電阻或電壓表上的值推算電池的健康狀態(tài)(SOH)。

然而負(fù)載脈沖法并不適合大容量電池的測(cè)試，因此交流電導(dǎo)率測(cè)試法適用面更廣，后者采用交流電壓加在電池兩端的直流電壓上，類(lèi)似紋波一樣對(duì)電池交替充放電。

目前，市面上手持式電池內(nèi)阻測(cè)試儀多采用了交流電導(dǎo)率測(cè)試法，既可以測(cè)試可移動(dòng)式電池，也可以測(cè)試固定式電池。然而為了減少成本和方便系統(tǒng)搭建，這些測(cè)試儀往往拉載電池脈沖信號(hào)測(cè)試，而不是注入正弦信號(hào)，而脈沖信號(hào)通常不是電壓控制的，而且容易超過(guò)熱電池電壓*。鉛酸蓄電池的熱電池電壓閾值是每節(jié)電池25mV。脈沖信號(hào)超過(guò)這個(gè)電壓就像音頻放大器的過(guò)功率使用，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致噪聲和畸變。而且為了節(jié)約成本，測(cè)試信號(hào)往往使用頻率低于100Hz的脈沖信號(hào)。

雖然交流電導(dǎo)測(cè)試法可以提供精確測(cè)量，但必須保證電池是充滿(mǎn)電的狀態(tài)或者測(cè)量前只經(jīng)過(guò)了短時(shí)放電或擱置。當(dāng)電池電量較低時(shí)，交流電導(dǎo)測(cè)試法則較為不可靠，甚至?xí)`判電池的電性能。因此用戶(hù)常會(huì)抱怨測(cè)試結(jié)果與電池充電狀態(tài)的相關(guān)性。

艾德克斯IT5101的內(nèi)阻測(cè)試采用IEC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，利用1KHz的主動(dòng)注入正弦小信號(hào)的方法，輸入并測(cè)量AC電壓疊加在電池DC電壓上的幅值計(jì)算電池電阻。無(wú)需考慮電池的充電狀態(tài)，即可精確測(cè)量電池內(nèi)阻，極具性?xún)r(jià)比，是電池內(nèi)阻和電壓測(cè)試的首選儀器。

IT5101測(cè)量鋰電池電壓——推算電池電量(SOC)

鋰電池端電壓和電池容量存在一定的斜率可供近似推算電池電量。雖然實(shí)際上有多種影響電池剩余容量的因素，比如內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)引起的自放電現(xiàn)象、電池的循環(huán)充放電歷史、溫度等等，但手機(jī)廠(chǎng)家通常會(huì)依據(jù)電池的開(kāi)路電壓(OCV)推算電池容量。如圖四所示，紅色曲線(xiàn)代表了使用了一年半后的電池，與新電池相比，電池容量降低了10%，電池內(nèi)阻增加了56%，容量和電壓的分布關(guān)系更接近于均分。

艾德克斯IT5101電池內(nèi)阻測(cè)試儀可以快速精確測(cè)量各種電池的端電壓，配合開(kāi)爾文測(cè)試夾，同時(shí)采樣電池電壓、內(nèi)阻的速度高達(dá)125次/秒，分辨率最小10uV，精度高達(dá)萬(wàn)分之一。其最大測(cè)試電壓高達(dá)300V，適用于小至紐扣電池、便攜式電池，大至高壓電池、電池包的電壓檢測(cè)。

多功能保證產(chǎn)線(xiàn)上的快速量產(chǎn)測(cè)試——比較器功能、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算

艾德克斯IT5101提供比較功能，用戶(hù)可以開(kāi)啟比較功能并設(shè)置比較范圍或基準(zhǔn)，在測(cè)試過(guò)程中顯示比較結(jié)果，并可設(shè)置蜂鳴報(bào)警或顯示報(bào)警，非常便于產(chǎn)線(xiàn)上電池的批量檢測(cè)產(chǎn)品的規(guī)格。 此外，打開(kāi)絕對(duì)值功能，即使電池極性接反，也可以依據(jù)絕對(duì)值進(jìn)行比較，為產(chǎn)線(xiàn)上的快速檢測(cè)提供了便捷。

除了比較器功能，艾德克斯IT5101還可以實(shí)現(xiàn)電池批量測(cè)試結(jié)果的記錄和統(tǒng)計(jì)分析功能。計(jì)算并顯示平均值、最大值、最小值、母標(biāo)準(zhǔn)偏差、采樣標(biāo)準(zhǔn)偏差以及工序能力指數(shù)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以列表或正態(tài)分布圖顯示，如圖六所示，適用于工程管理和品質(zhì)評(píng)價(jià)。

為了排除測(cè)量異常情況的發(fā)生，如果導(dǎo)線(xiàn)電阻、DUT與導(dǎo)線(xiàn)之間或?qū)Ь€(xiàn)與本儀器之間的接觸電阻過(guò)大，IT5101則不能向DUT注入測(cè)試電流，因此會(huì)產(chǎn)生電阻測(cè)試異常顯示，屏幕電阻顯示變?yōu)?ldquo;--------”，此功能可以防止產(chǎn)線(xiàn)上由于疲勞測(cè)量導(dǎo)致的錯(cuò)誤測(cè)量。

結(jié)論：

艾德克斯IT5101是一款多功能、高精度適用于測(cè)試各類(lèi)電池的內(nèi)阻和電壓的測(cè)試儀。艾德克斯電子致力于電池測(cè)試領(lǐng)域等各種產(chǎn)業(yè)測(cè)試領(lǐng)域的研究，除了IT5101，電池測(cè)試的明星產(chǎn)品還有IT5102多通道在線(xiàn)電池內(nèi)阻測(cè)試儀、ITS5300電池自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。繼承了艾德克斯產(chǎn)品一貫的高性能、高品質(zhì)，能滿(mǎn)足多通道、大容量電池的測(cè)試需求，節(jié)約成本，提高產(chǎn)線(xiàn)和研發(fā)效率。

*熱電池電壓：電池是非線(xiàn)性系統(tǒng)。