電動汽車電池內(nèi)阻是指電流通過電池時所受到的阻力,包括歐姆內(nèi)阻和電極在電化學(xué)反應(yīng)時所表現(xiàn)的極化電阻兩部分。歐姆內(nèi)阻主要是由電極材料、電解液、隔膜的電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化電阻指化學(xué)電源的正負(fù)極在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時所引起的內(nèi)阻,包括由于電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻之和,與活性物質(zhì)的本性、電極結(jié)構(gòu)、電動汽車電池制作工藝有關(guān)。

每個電池都有內(nèi)阻,不同類型的電池內(nèi)阻不同。相同類型的電池,由于內(nèi)部化學(xué)特性的不一致,內(nèi)阻也不一樣。電池的內(nèi)阻很小,一般用μΩ或者mΩ的單位來定義。內(nèi)阻是衡量電池性能的一個重要技術(shù)指標(biāo)。正常情況下,相同類型的電池,內(nèi)阻小的大電流放電能力強(qiáng),內(nèi)阻大的大電流放電能力弱。 電池壽命初期的內(nèi)阻是比較小的,但經(jīng)過長期使用后,由于電池內(nèi)部電解液的枯竭以及電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低,內(nèi)阻會逐漸增加,直到內(nèi)阻大到電池內(nèi)部的電量無法正常釋放出來,此時電池壽命也就終止了。

 內(nèi)阻不是一個固定的數(shù)值。電池處于不同的電量狀態(tài)時,它的內(nèi)阻值不一樣;電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下,它的內(nèi)阻值也不同。從技術(shù)的角度出發(fā),一般把電池的內(nèi)阻分為兩種狀態(tài)考慮:充電態(tài)內(nèi)阻和放電態(tài)內(nèi)阻。充電態(tài)內(nèi)阻指電池完全充滿電時的所測量到的電池內(nèi)阻。放電態(tài)內(nèi)阻指電池充分放電后(放電到標(biāo)準(zhǔn)的截止電壓時)所測量到的電池內(nèi)阻。一般情況下放電態(tài)的內(nèi)阻是不穩(wěn)定的,測量的結(jié)果也比正常值高出許多,而充電態(tài)內(nèi)阻相對比較穩(wěn)定。

內(nèi)阻無法用常規(guī)的方法進(jìn)行精確測量。在一般的測量場合,要求電動汽車電池的內(nèi)阻測量精度誤差必須控制在±5%以內(nèi)。如此小的阻值和如此精確的要求必須用專用儀器來進(jìn)行測量。行業(yè)應(yīng)用中,電池內(nèi)阻的精確測量是通過專用設(shè)備來進(jìn)行的。目前電池內(nèi)阻測量方法主要有以下兩種。

一、電動汽車電池直流放電內(nèi)阻測量法

根據(jù)物理公式R=V/I,測試設(shè)備讓電池在短時間內(nèi)(一般為2～3s)強(qiáng)制通過一個很大的恒定直流電流,測量此時電池兩端的電壓,并按公式計算出當(dāng)前的電池內(nèi)阻。這種測量方法的精確度較高,控制得當(dāng)?shù)脑?測量精度誤差可以控制在0.1%以內(nèi)。但此法有明顯的不足之處:只能測量大容量電池或者蓄電池,小容量電池?zé)o法在2～3s內(nèi)負(fù)荷40～80A的大電流;當(dāng)電池通過大電流時,電池內(nèi)部的電極會發(fā)生極化現(xiàn)象,產(chǎn)生極化內(nèi)阻。故測量時間必須很短,否則測出的內(nèi)阻值誤差很大,大電流通過電池對電池內(nèi)部的電極有一定損傷。

二、電動汽車電池交流壓降內(nèi)阻測量法

 電池實際上等效于一個有源電阻,因此給電池施加一個固定頻率和固定電流(目前一般使用1kHz頻率,50mA小電流),然后對其電壓進(jìn)行采樣,經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運(yùn)放電路計算出該電動汽車電池的內(nèi)阻值。交流壓降內(nèi)阻測量法的電池測量時間極短,一般在100ms左右,幾乎是一按下測量開關(guān)就測完了,這種測量方法的精確度也不錯,測量精度誤差一般在1%～2%。這種交流壓降內(nèi)阻測量法可以測量幾乎所有的電池,包括小容量電池。但是交流壓降測量法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響,同時還有諧波電流干擾的可能,這對測量儀器的抗干擾能力是一個考驗。用此法測量,對電池本身不會有太大的損害。交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內(nèi)阻測量法。在某些內(nèi)阻在線監(jiān)控的應(yīng)用中,只能采用直流放電測量法而無法采用交流壓降測量法。

 無論是采用上述哪一種方法對電池內(nèi)阻進(jìn)行測量,都存在一些很容易被忽視的問題,那就是測試儀器本身的元件誤差和用于連接電池的測試線纜問題。因為要測量的電池的內(nèi)阻很小,線路的電阻就要考慮進(jìn)去了。一條短短的從儀器到電池的連接線本身也存在電阻(大約也是微歐級),還有電池與連接線的接觸面也存在接觸電阻,這些因素必須都在儀器的內(nèi)部事先做好誤差調(diào)節(jié)。所以,專用的電池內(nèi)阻測試儀一般都配有專用的連接線和電池固定架子。