欧姆的测量：历史及事实

06-7-13 17:33| 发布者: admin| 查看: 3378| 评论: 0

介绍在过去的十年或者十二年，电池的内阻测量在电池使用者和电池厂商间已经成为一个热门话题。几乎每个人都同意测量电池的内部参数在决定电池的健康状态方面可能是非常有用的。这些测量方法, 近几年来已经被IEEE电池工作组和大多数的电池制造业者接受,但仍然没有被完全理解。测内阻所使用的不同测量方法间的区别没有被正确地记录和解释，而电池内部的抵抗性才是真正衡量电池健康状况的重要参数。大多数的交流电阻抗或电导装置,无论是监视器或手提式的工具,都不能测量电池的真实内阻并且不提供可靠的健康状态的数据。在最近50年，很少有电池内部参数被公布。这篇文章会评论最重要的测试并且解释为什么每篇文章的作者都得到相同的结论。 交流电测量和直流电测得的电阻的不同 让我们看在图2中所显示的基本电池模型的不同。电路的直流电阻忽略了内在的电容器，因此，等于R1+R2。一个交流电测量不能够忽略电容器,对于R2来说是一条平等的电阻路径。因为电容器和R2是平等的,它将遮盖在路径的R2部份中发生的问题，甚至它将会扭曲在路径的R1部份中发生的问题。在真正的高度测试频率,电容器会变成短路,而且交流电测量方法无论如何都不能发现R2的任何变化。交流电测量方法基本上被限制,如健康指示器的有效状态,到小安培时12伏特有很高的内阻和很低的容量的组件。电容器的效果依靠频率和容量。电容器扭转的容量仰赖电池的容量。 直流抵抗测量为什么是更正确的 当一节电池恶化而且逐渐失去它的容量时，其实该电池的内阻加大了。内阻的增加通常用来决定使用寿命。Albércorp 经历表演，如果电池的电阻超过它的基线上25%的增加数值 (较好内阻的电池的容量能达到标识的额定容量), 电池将会不再能够输出80%或更多的额定容量。电池厂商为担保想要一些额外的目的，而且他们认为增加数值要达到40%或者50%。电池的电阻包括在传导路径的所有元件，一个放电电流必须传递能量给一个外部的负载。图1列出了所有这些部件。

注意，一些电阻在现实中是金属的，而且一些是化学反应的反应物。电池容量的减少由于内阻的增加，而这仰赖于电池是否遇到金属的或化学的问题。电池的电子结构通常也包括一个极大的电容器, 被显示在图2中的简单化的电模型。电容器的平均容量是电池容量每100AH 1.5法。不同的作家和电化学家已经讨论安置电容器的不同的电池模型，但是并没有对哪一种模型达成共识。

图2是一个通常被接受的模型，已经把不同的内阻聚集成二个被标识为 R1 和 R2 的电阻，并表示内部电容器与R2平行。Johnson多年前编写的一个关于阻抗和电导的研究报告分配40%的总电阻给R2。而作者使用45%的数值,因为这与实地实验计算的结果更相近。 容量损失的原因: 1.当电池组被放置在负载之下的时候，金属路径电阻的增加引起电池的终端电压巨大下降。那意味着操作结束电压到达的时间比估计的会提前。在一个最坏的情况下，在放电期间电池将会过热并且融化。 2. 内阻因为化学原因增加, 像是电解物或黏土, 意味着电池的燃料供给已经被影响，而且它将会无法储存额定量的能量。VRLA电池的 Dryout 是化学原因问题的一个好例子。电池的内在电容是与一些传导路径的重要部分等价使基于交流电测量欧姆的方法无效，因此，容易隐藏在那一个部份中发生的电阻增加。一个被电池使用者和电池厂商执行的实验,使用在下面被讨论的交流电测量工具, 已经显示阻抗和电导测量无法与电池容量联系紧密，而且他们证明更高的试验频率,只能得到更坏的结果。下列的数学分析将会解释这为什么是真实的。 电池电阻和阻抗的比较 当一节电池恶化,能检测到它的总内阻。除非在接近直流的极低的低频下检测，否则交流电阻抗或交流电电导测量将不能正确追踪电池电阻变化。例如:让我们看一个普遍使用过的电池组，而且评估当这一个电池组恶化的时候所发生的变化。一节好的电池在800 到 1200安培时范围的内电阻大约有200微欧。 (这来自真实的电阻测量)。给定容量的电池的电阻仰赖它为电讯或是为UPS应用而设计的。这种电池的容量大约有15法拉。把这些实际的数值分配给在图2中被显示的电池模型将允许我们计算交流电阻抗及或这一个电池的交流电电导。我们能增加任何容量的电阻器 (模拟电池的内在问题) 的数值表示这对交流电读数发生的影响。我们也能使用不同的测量频率表示，这些测量变得完全无效而且在很容易让人误解。