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[其他综合] 关于电池内阻检测算法的探讨!

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发表于 2018-12-14 13:05:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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作为电工,我们手中都有大量的充电电池,包括锂电、镍电、氢电等,并且经常为如何检测这些电池的内阻和剩余容量发愁。目前,虽然有很多的电池内阻检测方法,但都需要相对复杂的硬件环境,而直流放电法虽然简单准确,却需要较大的放电电流,对电池有着较大损伤。另外,检测出的电池内阻也只是相对标准电池内阻的比较值,只不过是用来分析电池的剩余容量,因此耗费大量的硬件资源,也没有什么特别的意义。
那么,有没有一种更为简洁有效的方法,只是在我们普通的充电过程中,通过算法就能较为精确的测算出电池内阻的比较值呢?答案是肯定的,经过长期且大量的实验,我已经找到了这种方法。
    我们常用的充电电池,从充电到充满,说到底就是充电量对时间的累积,充电量和充电时间成正比关系,却和电池内阻成反比关系,也就是说电池内阻越大,充电时间越短,充电量越小。我正是利用了这种关系,建立了一个数学模型,有效的在充电过程中提取出了较为精确的电池内阻值,从而客观的反应电池剩余容量,而且不需要额外的增加硬件资源,仅仅是在你的充电器中增加了一段代码而已!

1 z2 G. o4 V3 A! l9 W* W  m

相关帖子

 楼主| 发表于 2018-12-14 13:41:00 | 显示全部楼层
我们最常用的充电电池,应该就是锂电和氢电了。使用时间一长,或者闲置时间一长,电池的容量自然就会下降,下降了多少?还剩余多少容量?这是我们最想知道的,那么,大家都是是怎么做的呢?交流放电法吗?交流充电法吗?亦或是直流放电法?
 楼主| 发表于 2018-12-14 13:46:58 | 显示全部楼层
好吧,闲话少说,让我们来进入正题,看看我是怎么做的吧。, B: m6 n  W3 _: S0 o
首先,我会将一只电池,放电到允许的最低电压(锂电3v、氢电1v),然后静置一小时左右,使电池端电压较为稳定后,开始充电,锂电采用0.37C的恒流充电到端电压4.2v时,转为恒压充电,直至电流减小到正常充电电流的10%时,停止充电。氢电则采用0.6C的恒流充电,用0V、-V以及最高限定电压等方式来检测充电状态,一旦出现上述信号进而转为涓流充电直至设定时间到。
 楼主| 发表于 2018-12-14 13:54:52 | 显示全部楼层
  那么,如何在这个过程中测算电池内阻呢?# w; F9 S# G. `$ i% Y
  先来看一个公式:((V2-V1)/I*(tc_h*60+tc_m))+R0。
# X5 _, f- U: ^' z, v3 G什么意思呢?让我来解释一下,上式中,V2为电池的限定充电电压,锂电为4.2V,氢电为1.6V或0V、-V信号出现时的电压值。V1则是充电前的电池端电压值,当然,必须是经过完全放电并静置一小时后的稳定电压值。I则是恒定充电电流值。(tc_h*60+tc_m)则是充电计时,其中,tc_h时小时数,tc_m是分钟数。R0则是标准电池内阻值,在这里,我设定锂电为35mΩ,氢电为30mΩ。
 楼主| 发表于 2018-12-14 14:06:54 | 显示全部楼层
大家可以试试看,这样测算的电池内阻值,是否最接近真实的电池内阻,能否正确反应电池的实际容量?
 楼主| 发表于 2018-12-14 14:55:12 | 显示全部楼层
看看实际效果怎么样吧?这是我的测试环境,一只18650电池的测试结果。
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 楼主| 发表于 2018-12-14 14:58:26 | 显示全部楼层
上图中的是一只全新的2200mAh的18650电池,充电一小时58分后转入恒压充电模式,实际显示电池内阻为0.033mΩ。
 楼主| 发表于 2018-12-14 16:43:54 | 显示全部楼层
这是一只使用了好多年的一只标称容量800mAh的镍铬电池。
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 楼主| 发表于 2018-12-14 16:44:51 | 显示全部楼层
完全放电后静置一小时左右的开路电压是1.27v
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 楼主| 发表于 2018-12-14 16:45:45 | 显示全部楼层
充电28分钟时
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 楼主| 发表于 2018-12-14 16:46:29 | 显示全部楼层
充电43分钟时
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 楼主| 发表于 2018-12-14 16:48:51 | 显示全部楼层
充电到58分钟,电池电压达到截止电压1.6v,没有出现0V和-V信号,实际显示电池内阻36mΩ。
 楼主| 发表于 2018-12-14 16:49:19 | 显示全部楼层
同时转入涓流充电
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发表于 2018-12-14 17:56:43 | 显示全部楼层
suiyuan1967 发表于 2018-12-14 14:58
3 u. `4 @0 L4 Y上图中的是一只全新的2200mAh的18650电池,充电一小时58分后转入恒压充电模式,实际显示电池内阻为0.033mΩ ...

1 J8 A% L& e  F! ^( d. _3 f看见0.033mΩ吓一跳,原来是0.033Ω.9 [) q9 N' p; ?2 u# ~3 G# z
发表于 2018-12-15 01:59:18 | 显示全部楼层
当然是直接1KHz 正弦交流电流测得准
4 E+ [% b! l" h& l7 ` IMG_20181009_005222.jpg 6 P3 z$ v# S6 |+ j( v9 F& K$ A+ M
IMG_20181008_221227.jpg 0 V/ w( N; p5 A0 ]% R2 \
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 楼主| 发表于 2018-12-15 08:09:43 来自手机 | 显示全部楼层
所谓测的准有什么依据?现在好像有些动辄大几千的所谓专业电池内阻测试仪也不敢说自己测出来的电池内阻值是绝对值吧!既然都是一个相对值,是否绝对准确并没有实际意义吧,只要能准确标定电池的容量和状态,也就足够了,不是吗?
 楼主| 发表于 2018-12-15 08:25:04 来自手机 | 显示全部楼层
更有意思的是,我这个数学模型具有学习功能,可以通过大量测试结果的累计,校正比较值R0,使测试结果越来越接近真相
发表于 2018-12-15 09:19:58 | 显示全部楼层
电池内阻是随使用过程变化的
发表于 2018-12-15 09:23:05 | 显示全部楼层
做出来应该是晶体管特性图那样的东西,是图形而不只是一组数字。
发表于 2018-12-15 22:56:06 | 显示全部楼层
0.033mΩ  这个数值比较吓人
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