直流內(nèi)阻測量檢測概述

直流內(nèi)阻（DC Internal Resistance, DCIR）是評估電池、電源系統(tǒng)以及其他電子元器件性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接反映了元件在直流工作狀態(tài)下的能量損耗和輸出能力。內(nèi)阻過高會導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)換效率下降、溫升加劇、電壓跌落明顯，進(jìn)而影響設(shè)備的續(xù)航時間、功率輸出及使用壽命，嚴(yán)重時甚至可能引發(fā)安全隱患。因此，精確測量直流內(nèi)阻對于產(chǎn)品質(zhì)量控制、性能評估、狀態(tài)診斷（如電池健康度SOH）以及系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化具有極其重要的意義。它廣泛應(yīng)用于新能源汽車動力電池、儲能系統(tǒng)、消費類電子產(chǎn)品電池、超級電容器、繼電器觸點、導(dǎo)線連接等多個領(lǐng)域。

主要檢測項目

直流內(nèi)阻測量檢測的核心項目通常涵蓋以下幾個方面：

• 單體電池/電芯直流內(nèi)阻： 測量單個電池單元在特定荷電狀態(tài)（SOC）和溫度下的內(nèi)阻，是評價電池一致性和基本性能的基礎(chǔ)。
• 電池模組/包直流內(nèi)阻： 測量由多個單體串聯(lián)或并聯(lián)組成的電池模組或整個電池包的總內(nèi)阻，包含連接片、匯流排等帶來的附加阻抗。
• 不同工況下的內(nèi)阻： 考察在不同溫度、不同SOC點（如滿電、50% SOC、低電）、不同老化程度（循環(huán)后）下的內(nèi)阻變化。
• 靜態(tài)內(nèi)阻 vs 動態(tài)內(nèi)阻： 嚴(yán)格意義上的直流內(nèi)阻通常指采用短時直流脈沖法測量的值（更接近靜態(tài)），但有時也需要評估充放電過程中的動態(tài)內(nèi)阻表現(xiàn)。

關(guān)鍵檢測儀器

進(jìn)行高精度直流內(nèi)阻測量需要專門的儀器，常用的包括：

• 專業(yè)電池測試系統(tǒng)/直流內(nèi)阻測試儀： 這類儀器是專為電池測試設(shè)計，具備精確的恒流源（可輸出穩(wěn)定的直流大電流脈沖）和高精度的電壓采樣模塊（通常為四線制），能自動計算并顯示內(nèi)阻值。例如Arbin, Maccor, 新威， 藍(lán)電等品牌的電池測試設(shè)備。
• 高精度數(shù)字萬用表(DMM)： 配合外部可編程直流電源或電子負(fù)載，采用四線法手動測量電流和電壓，再計算內(nèi)阻。適用于精度要求高但頻次不高的場合，操作相對復(fù)雜。
• 毫歐計/微歐計： 專門用于測量低電阻的儀器，通常也采用四線法原理，部分型號具備直流內(nèi)阻測量模式或脈沖模式。
• 電池內(nèi)阻測試儀（手持式）： 便攜式設(shè)備，通常采用交流法（ACIR）或簡化直流脈沖法，主要用于現(xiàn)場快速檢測和篩選，精度通常低于專業(yè)測試系統(tǒng)。

核心要求： 電流源穩(wěn)定且精度高（尤其是大電流脈沖時），電壓采樣分辨率高（通常需達(dá)到微伏級），采樣速度快（能捕捉脈沖期間的瞬間電壓變化），并支持四線制連接以消除引線和接觸電阻的影響。

主流檢測方法

直流內(nèi)阻測量的標(biāo)準(zhǔn)方法是直流脈沖法（或恒流放電/充電法），其基本原理和步驟如下：

1. 四線制連接： 使用兩組導(dǎo)線分別連接被測對象（如電池正負(fù)極）。一對導(dǎo)線（電流線）用于施加測試電流，另一對導(dǎo)線（電壓線）用于測量被測對象兩端的電壓。這有效消除了測試導(dǎo)線和接觸點的電阻影響。
2. 施加直流脈沖電流： 在極短的時間內(nèi)（通常在幾秒到幾十秒，更短如毫秒級脈沖可近似測量“瞬間”內(nèi)阻），向被測對象施加一個穩(wěn)定的直流電流脈沖 (I_test)。該電流值通常根據(jù)被測對象的額定容量（C）來確定，常見的有0.5C, 1C 或特定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值（如IEC 61960規(guī)定為1I₁）。放電脈沖（負(fù)電流）更常用。
3. 測量電壓變化： 在施加電流脈沖前瞬間(t0)測量開路電壓V0，在電流脈沖穩(wěn)定期間(t1)測量負(fù)載電壓V1。高采樣率的設(shè)備會記錄整個電壓變化曲線。
4. 計算直流內(nèi)阻(DCIR)： 直流內(nèi)阻 (R_dc) 通過歐姆定律計算得出：
   R_dc = | (V0 - V1) / I_test |
   式中：V0為脈沖開始前的開路電壓（OCV），V1為施加穩(wěn)定電流I_test時的端電壓。

關(guān)鍵點： 脈沖時間需足夠短以避免SOC發(fā)生顯著變化，同時又要保證電流和電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；施加電流的大小要合適，過小則信噪比低，過大可能對被測電池造成損害或引發(fā)極化效應(yīng)影響精度；嚴(yán)格的溫度控制至關(guān)重要。

相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)

直流內(nèi)阻測量需遵循相關(guān)國家、行業(yè)或國際標(biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性。重要的標(biāo)準(zhǔn)包括：

• 國際標(biāo)準(zhǔn)：
  • IEC 61960: Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Secondary lithium cells and batteries for portable applications. (規(guī)定了便攜式鋰離子電池內(nèi)阻測試方法，通常采用1kHz AC法，但附錄也包含DC法指導(dǎo))。
  • IEC 62620: Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Secondary lithium cells and batteries for use in industrial applications. (工業(yè)用鋰電池標(biāo)準(zhǔn)，會更詳細(xì)規(guī)定DCIR測試方法)。
  • IEC 62485-3: Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 3: Traction batteries. (牽引用電池安全標(biāo)準(zhǔn)，涉及內(nèi)阻測試要求)。
• 中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)：
  • GB/T 31486-2015: 《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》 - 明確規(guī)定了動力蓄電池單體、模組和系統(tǒng)的直流內(nèi)阻（DCIR）測試方法（放電法）、測試條件（溫度、SOC點）和程序。是中國新能源汽車領(lǐng)域最核心的電池測試標(biāo)準(zhǔn)之一。
  • GB/T 31467.1/2/3-2015: 《電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統(tǒng) 第1/2/3部分》 - 包含對電池包和系統(tǒng)層級的內(nèi)阻測試要求。
  • GB 31241-2014: 《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組 安全要求》 - 雖然側(cè)重安全，但也可能涉及相關(guān)性能測試。
• 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)： 各大汽車制造商（如VDA, Ford, GM等）、電池制造商、檢測機(jī)構(gòu)通常會制定更詳細(xì)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定具體的測試電流、脈沖時間、SOC點、溫度點、穩(wěn)定判據(jù)、合格限值等。

注意事項： 不同標(biāo)準(zhǔn)對測試方法的具體細(xì)節(jié)（如脈沖時長、電流大小、靜置時間、SOC點選擇）可能有差異，執(zhí)行測試前必須明確依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。

安全與注意事項

進(jìn)行直流內(nèi)阻測量，尤其是涉及大電流脈沖時，需特別注意安全：

• 確保測試設(shè)備、夾具和連接線能承受測試電流，避免過熱或起火。
• 正確連接正負(fù)極，防止反接。
• 對電池進(jìn)行測試時，確保電池處于安全狀態(tài)（電壓、溫度正常），并在有安全防護(hù)措施的環(huán)境下進(jìn)行。
• 遵循設(shè)備操作手冊和安全規(guī)程。
• 測試大容量電池包時，電流極大（可達(dá)數(shù)百甚至上千安培），存在電擊和電弧風(fēng)險，務(wù)必由專業(yè)人員操作。

精確的直流內(nèi)阻測量是評估儲能元件性能的關(guān)鍵手段，通過選擇合適的儀器、嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)化的檢測方法，可以獲得可靠的數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制、狀態(tài)評估和故障診斷提供有力支持。