在电池内阻测试中，可编程电源可通过直流放电法或交流注入法实现参数设定与操作，结合四端测量、同步数据采集等关键技术确保精度。以下是具体操作方法及关键步骤：
一、直流放电内阻测量法（以可编程电源为核心）
原理：通过可编程电源输出短时大电流脉冲（如40A-80A，持续2-3秒），测量电池电压降，计算内阻（R=ΔV/ΔI）。
适用场景：大容量电池（如铅酸电池、动力锂电池）。
操作步骤：
- 硬件连接：
- 使用四端子连接法：电源输出正极接电池正极（电流端子），负极接电池负极（电流端子）；电压测量端子并联在电池两端，避免线阻干扰。
- 若电池容量较小（如18650锂电池），需降低电流至0.1C-0.2C（如200mA-400mA），防止极化损伤。
- 电源参数设定：
- 电流模式：设置为恒流（CC）模式，输出电流值根据电池容量调整（如1Ah电池用0.5A-1A）。
- 时间控制：通过电源编程功能设定脉冲宽度（2-3秒），避免长时间大电流导致电池发热。
- 触发同步：若使用示波器或数据采集卡，需通过电源的外部触发信号同步记录电压/电流波形。
- 数据采集与计算：
- 记录脉冲前电池开路电压（U₀）和脉冲期间最低电压（U₁）。
- 计算内阻：R = (U₀ - U₁) / I（I为设定电流值）。
- 示例：若U₀=3.7V，U₁=3.6V，I=1A，则内阻R=0.1Ω。
- 注意事项：
- 极化效应：脉冲结束后需等待电池电压恢复（如1分钟），避免极化内阻影响结果。
- 温度控制：测试环境温度稳定在20℃±5℃，防止温度漂移。
二、交流注入内阻测量法（结合可编程电源与锁相放大器）
原理：通过可编程电源输出1kHz小电流交流信号（如50mA），测量电池电压响应，计算阻抗实部（内阻）。
适用场景：小容量电池（如笔记本电池、手机电池）或在线监测。
操作步骤：
- 硬件连接：
- 使用四端子连接法，交流信号注入端与电压测量端分离。
- 添加锁相放大器（如SR830）或专用内阻测试仪（如BSB-616），滤除噪声并提取1kHz信号分量。
- 电源参数设定：
- 频率模式：设置为交流输出模式，频率1kHz，电流幅值50mA。
- 波形控制：若电源支持，输出正弦波或方波（需通过滤波器转换为正弦波）。
- 同步触发：锁相放大器与电源同步触发，确保相位匹配。
- 数据采集与计算：
- 锁相放大器直接输出电压幅值（Vrms）和相位差（θ）。
- 计算内阻：R = Vrms / Irms（Irms为设定电流有效值）。
- 示例：若Vrms=5mV，Irms=50mA，则内阻R=0.1Ω。
- 注意事项：
- 抗干扰设计：使用屏蔽线缆，远离开关电源等噪声源。
- 精度验证：定期用标准电阻（如0.1Ω±0.1%）校准系统。
三、可编程电源的扩展功能应用
- 多阶段测试：
- 通过电源编程实现“充电-放电-静置”循环，监测内阻随SOC（剩余电量）的变化。
- 示例：锂电池在SOC=50%时内阻最低，SOC<20%时内阻显著上升。
- 温度系数测试：
- 结合恒温箱，设定不同温度点（如-20℃、0℃、25℃、50℃），测试内阻随温度的变化率（通常为-0.3%/℃至-0.5%/℃）。
- 数据记录与分析：
- 通过电源的SCPI命令或LabVIEW软件导出测试数据，生成内阻-时间曲线，评估电池健康度（SOH）。
四、关键设备与误差控制
| 设备类型 | 推荐型号 | 误差控制要点 |
|---|
| 可编程电源 | Keysight N6705C、Chroma 62000P | 电流精度≤0.05%，纹波≤10mV |
| 锁相放大器 | Stanford Research SR830 | 信噪比≥60dB，时间常数≤100ms |
| 数据采集卡 | National Instruments 9234 | 采样率≥100kSPS，分辨率≥16bit |
| 测试线缆 | 四端子凯夫拉屏蔽线 | 接触电阻≤5mΩ，温漂≤1ppm/℃ |
五、行业应用案例
- 电动汽车电池测试：特斯拉使用Chroma 62000P电源，结合1kHz交流注入法，实现电池包（500V/200A）内阻在线监测，精度±1%。
- 消费电子电池生产：富士康采用Keysight N6705C电源，通过直流放电法测试手机电池内阻（≤50mΩ），测试时间<1秒/颗。
