铅酸蓄电池的工作原理及特性

    一、铅酸蓄电池的工作原理及特性

    1．铅酸蓄电池的构造

    铅酸蓄电池是由浸渍在电解液中的正极板（二氧化铅PbO₂）和负极板（海绵状纯铅Pb）组成的，电解液是硫酸（H₂SO₄）的水溶液。当蓄电池和负载接通放电时，正极板上的PbO₂和负极板上的Pb都变成PbSO₄，电解液中的H₂SO₄减少，相对密度下降。

    充电时按相反的方向变化：正极板上的PbSO₄还原成过氧化铅PbO₂；负极板上的PbSO₄还原成绒状Pb；电解液中的硫酸增加，相对密度变大。如略去中间复杂的化学反应过程，可用下式表示：

    

    （1）正极板

    正极板的结构是板栅中填满铅膏，板栅是铅的合金，铅膏经生产时化成和使用后主要成分是α二氧化铅PbO₂和β二氧化铅PbO₂。

    （2）负极板

    负极板的结构也是板栅中填满铅膏，铅膏经生产时化成和使用后主要成分是海绵状（绒状）纯铅Pb。

    正常充、放电时，正负极板上参加电化学反应的物质统称活性物质，正极主要指PbO₂和PbSO₄，负极主要指纯铅Pb和PbSO₄。

    （3）隔板

    隔板是电池的重要组成，不属于活性物质。隔板本身是多孔的绝缘材料，电解液能顺利穿过它。传统的隔板主要作用是防止正负极板短路，自从超细玻璃纤维隔板（AGM）出现后，极大地改善了铅酸蓄电池的性能，被广泛用于密封阀控电池。超细玻璃纤维隔板具有防止正负极板短路、吸附储存电解液、提供氧气通路等功能。

    （4）板栅

    板栅在电池中的作用是：支持活性物质，充当活性物质的载体，传导和汇集电流，使电流均匀分布在活性物质上。负极的板栅与负极活性物质接触的亲和性相对正极板栅与正极活性物质间亲和性要好得多。

    为了增加电池的容量，一般由多块极板组成极群，即多块正极板和多块负极板分别用连接条（也叫做汇流排）焊接到一起。上述电池构造都是指一个格（Cell），标称2V。电动车常用的电池标称电压为12V，是由6个独立格在内部串联而成，对外只有两个极耳（也叫极桩或极柱）。电动自行车用铅酸蓄电池极柱都是铜材的，内部分别和第一个独立格的正极汇流排相连以及最后一个独立格的负极汇流排相连，出口处套有“O”型密封圈，防止酸沿极耳溢出。封口处红色的环氧树脂胶带表示正极，蓝色或黑色的环氧树脂胶带表示负极。同理，标称6V的电池是由3个独立格串联而成的。相邻格的正负极群由连接桥（过桥）相连，电动车电池的过桥一般不用穿孔方式，而是像彩虹一样越过电池底槽上口跨接两端。

    2．铅酸蓄电池的容量

    （1）额定容量和实际容量

    铅酸蓄电池的容量单位有安时（A·h）和瓦时（W·h）两种，本文使用最大众化的安时（A·h）。铅酸蓄电池的容量有理论容量、实际容量和额定容量之分。理论容量是根据活性物质按一定的方法计算的最高值；实际容量是按一定条件放电能_输出的电量，小于理论容量；额定容量也叫保证容量，是按国家颁布的标准，在一定放电条件下应该放出的最低限度的容量值。

    容量一般用大写字母C及其下脚标（放电率）表示，电池外壳上一般标注的安时（A·h）数就是额定容量。下脚标20指20h率，国际上常用；下脚标10指10h率，国标对普通电池常用；下脚标2指2h率，电动自行车电池常用。

    例如，常见的2h率10A·h的12V电池，指电池充足电，用5A恒流连续放电，端电压低到10.5V时的放电时间不得小于2h为合格。这里放电电流常用0.1C（即10h率）、0.05C（20h率）、0.5C（2h率）等表示，就是将安时数除以小时率，单位是安培A。标称12V电池的放电截止电压为10.5V。容量必须标注放电率的原因是同一块电池不同的放电率得出的容量是不同的。

    （2）影响电池实际容量的因素

    一般来讲，影响电池实际容量的因素很多，归根结底是能参加电化学反应活性物质的多少以及相应条件。例如，标称12V电池中一个格出现极板部分脱落，并且仅是一个极（假设是阳极），那么这块电池的实际容量取决于这个故障格的容量。否则，即使极板完整，电解液不足，实际容量也会减小。当然，极板的孔隙被堵塞，内部的活性物质接触不到电解液也会使实际容量减小。温度每降低1℃，容量大约降低0.8％；温度低到5℃时，电池容量明显降低。

    （3）铅酸蓄电池单格的电动势和端电压

    为了简化叙述和计算，本节及后面几节内容如铅酸蓄电池的放充电特性都是以单格（Cell）为基础叙述的。多格电池乘以格数即可，标称12V电池×6，标称6V电池×3，依此类推。

    电池电动势是指蓄电池在不充电也不放电状态下正、负极板之间的电位差，如果测量用的电压表内阻足够大，开路电压——电动势E₀。它的大小与电解液的相对密度和温度有关，当相对密度在1.050～1.300范围内时，可由下述经验公式计算其近似值：

    E₀=0.85＋d

    式中：E₀为电池电动势，单位伏特（V）；d为极板孔隙内25℃时的电解液相对密度；0.85为铅酸电池常数。

    这个公式我们在后面经常用到，简称经验公式。这个电压具有负温度系数，每升高1℃，电压下降4mV左右。

    （4）铅酸蓄电池的放电特性

    如图1-1所示是单格电池按0.05C（20h率）连续放电时端电压形成的一条曲线，端电压≈电动势E₀－电池极化电压（可近似认为是电池内阻压降）。电池内阻很小，一般是毫欧姆级。该曲线共分四段，分析如下：

    

    

    图1-1　0.05C电流放电特性

    A段（2.11～2.0V）为开始放电段　我们知道放电是消耗硫酸的，这阶段首先消耗的是极板孔隙内的硫酸，这部分硫酸非常有限，所以极板孔隙内硫酸密度迅速下降，由前述经验公式可知，端电压随之迅速下降。

    B段（2.0～1.85V）为相对稳定段　随着极板孔内外硫酸浓度差的加大，孔外硫酸向孔内扩散随之加快，当孔内硫酸的消耗速度和孔外补充速度接近平衡时，孔隙内硫酸密度稳定，对外端电压趋于稳定。当然，极板孔隙内硫酸密度总的趋势还是下降的，只不过是降速缓慢，对应曲线比较平直。这个阶段是放电最佳阶段，这段曲线称为放电平台。

    C段（1.85～1.75V）为放电末段　曲线迅速下降，由以下几个原因造成：1）放电接近终了，极板孔隙外的硫酸密度大大降低，难以维持与孔内足够的密度差，离子向孔内扩散速度减慢。2）放电生成物硫酸铅PbSO₄附着在极板表面的增加，势必堵塞孔隙，障碍孔外硫酸向内扩散。3）硫酸铅本身导电性能很差，蓄电池内阻迅速增加，内阻电压降随之增加，加剧端电压下降。曲线的拐弯处称为拐点。

    一般将1.75V作为铅酸蓄电池的截止电压，继续放电叫过放电，过放电会缩短电池寿命。不同格数电池的截止电压＝1.75V×格数，标称12V的电池6个格，截止电压为10.5V；36V车用电池为18个格，截止电压为31.5V；48V车用电池为24个格，截止电压为42V。

    D段（1.75～1.95V）为停止放电后反弹段　当放电达到截止电压1.75V时，切断外电路停止放电，由于极板孔隙外的硫酸密度毕竟比孔内高，会慢慢向孔隙内部扩散，使得极板孔隙内硫酸密度上升，这时端电压就会反弹回升。回升值与电池有关，与停止放电后时间有关。

    （5）铅酸蓄电池的充电特性

    如图1-2所示是单格电池按0.1C恒流连续充电时端电压形成的一条曲线，端电压＝电动势E₀＋电池极化电压。也按几段进行分析：

    

    

    图1-2　0.1C电流充电特性

    A段（1.95～2.3V）为开始充电阶段　由于充电过程是硫酸铅转化为二氧化铅和铅，并有硫酸生成，开始接通充电电流时，极板孔隙内硫酸迅速增多，电解液密度增大，电动势迅速上升。

    B段（2.3～2.4V）为相对稳定阶段　极板孔隙内硫酸密度大于孔隙外部，就会向孔外扩散，当生成硫酸的速率和扩散速率相等时，由于扩散、活性物质表面及微孔内的硫酸浓度不再急剧上升，端电压的上升就较为缓慢,孔内电解液浓度将随着整个容器内的电解液密度直线上升，这一过程时间较长。这一阶段，充电电能主要转化为化学能，即阳极的硫酸铅变为二氧化铅，阴极的硫酸铅变为绒状铅，硫酸密度增加。

    C段（2.4～2.7V）为迅速上升阶段　这一阶段，电池极板上的可参加反应的活性物质90％都被还原为二氧化铅和绒状铅了，由于阳极开始析出氧气、阴极开始析出氢气，极板和电解液接触面积减小内阻增大，极化电压增加，为了保持恒流，端电压剧增。如继续用此电流充电，电能的大部分将用于电解水，会大量产生气泡，严重时甚至呈现“沸腾现象”。后果是引起失水，以及气体冲刷导致活性物质脱落。

    这个阶段的后期，因两极上大量析出气体，进行水的电解过程，端电压又达到一个新的稳定值，其数值取决于氢和氧的过电位，正常情况下该恒定值约为2.6V。

    D段（2.7～2.1V）为停止充电迅速跌落阶段　切断充电电源后，电池开路电压因极化电压的消失而迅速降低（极化电压中的欧姆极化立即消失，浓差极化的消失因离子扩散到均匀需一定时间，而电化学极化的消失是在毫秒级）。

    在适当富液的情况下蓄电池充电终了的特征是：

    1）蓄电池内产生大量气泡，呈“沸腾”状。

    2）端电压和电解液相对密度均上升至最大值，且两三小时内不再增加。

    重点强调：一般阳极析氧电压为2.35V，阴极析氢电压为2.42V。如果阴极混有铁、锑等物质时，析氢电压就会降低，析氢电压降低意味着容易失水。

    关于电动车电池的放、充电曲线的特点：如图1-1和图1-2所示分别是铅酸电池的单格放、充电的典型曲线，充足电后电解液密度为1.26；一般电动车电池充足电后电解液密度为1.35，高出前者0.09，根据经验公式，它的电动势单格相应高于0.09V，6个格合起来为0.54V。放、充电曲线和图1-1和图1-2所示的相比：曲线主体部分是平行的，电动车电池的曲线高于图1-1和图1-2所示，但在2.7V处是一样的。

    实际应用中，用得多的不是单格而是整块电池，例如12V电池由6个格串联起来，时间和电流是相同的，如果各格均衡，电压就是单格的6倍。记住几个关键点：（a）放电曲线起点电压指充饱电后1小时后开始放电的值；（b）常见电动车电池为两小时率，放电电流等于电池的容量的1/2，即10A·h电动车电池为5A，12A·h电池为6A，17A·h电池为8.5A，20A·h电池还没有身份，一般为10A；如果大电池用小的电流放电，得到的安时数大于标称容量；（c）拐点电压为了方便统一用10.5V作为截止电压；事实上，放电电流大，截止电压应该低；（d）充电用恒流并且控制在0.1～0.05C，才能得到类似图1-2所示的曲线，10～12A·h电池为0.5～1A，17～20A·h电池为1～2A，其余类推；（e）中间那段斜线可以近似看成直线。

    学会手工制作铅酸蓄电池充放电曲线是非常有趣的，通过曲线可以分析出很多问题。例如作12V电池的充电曲线：把完全放电的电池串联一个数字电流表，并联一个数字电压表，每5分钟记录一个电压值和电流值，把这些数据录入一个表格里；然后根据数据作图，横轴为时间，纵轴分别为电压和电流，所得曲线即为充电曲线。不同电池的充放电曲线略有不同，对每种类型的电池分别作曲线留档，以备使用时对照参考。

    电池的荷电量，针对大多数标称12V的电动车新电池，电池制造专家张平安老先生给出了经验参考数据：电池开路电压在13.00V以上，电池内剩余容量大约100％；电池开路电压为12.9V，电池内剩余容量大约90％；电池开路电压为12.8V，电池内剩余容量大约80％，依此类推。当电池电压不到12.00V的时候，认为容量已经用完。这仅是剩余容量估计，通过放电仪、容量仪测试所得结果比较准确。

    

    

    图1-3　杭州得康DK-BDF01蓄电池容量测试仪

    电池的充、放电曲线用途很大，不仅可用于多种电池疑难故障的判断，还可以估计电池荷电情况。笔者使用如图1-3所示杭州得康公司生产的DK-BDF01蓄电池容量测试仪作过很多电池的放电曲线。该测试仪和普通充电器体积差不多，它是一款采用单片机控制电子负载的方式，对4～24A·h/12V铅酸蓄电池进行容量测试的专用仪器。发光管LED数字显示电压（单位伏特）、电流（单位安培）、容量（单位安时）、时间（单位分钟）；放电电流为0～10A恒流可调，20挡每挡为0.5A；放电终止电压为10.5V；无须外接电源即可工作。

    正常放电，上面一行显示电池端电压，单位是伏特，精确到小数点后两位。下面一行显示放电时间，单位是分，每增加一分钟跳一次字。利用其对应关系，可以方便地作出非常好的放电曲线。作图技巧：如果放电电流选10A，6分钟作单位（0.1h），10A×0.1h＝1A·h。水平轴X轴单位是1A·h，垂直轴Y轴仍然是电池端电压，做成另一种放电曲线。依此类推，如果放电电流选5A，仍然以6分钟作单位，5A×0.1小时＝0.5A·h。水平轴X轴单位是0.5A·h，垂直轴Y轴仍然是电池端电压；放电电流选1A，6分钟作单位，1A×0.1小时＝0.1A·h。水平轴X轴单位是0.1A·h，垂直轴Y轴仍然是电池端电压，做成另一种放电曲线即容量和端电压的函数曲线。

    这里重点解释按电池2h率（10A·h电池5A电流）放电的曲线和图1-1所示的区别：开始放电1min内端电压先下降再回升，接着就一直下降。我们知道电池电压是酸密度的函数，电压的变化实际上表现的是极板孔隙中酸密度的变化。当放电开始时，极板孔隙中的酸由于大量消耗，密度迅速下降，使我们看到电压迅速下降，随着放电的进行，由于极板外的酸和孔隙中的酸浓度梯度较大，那么极板外的酸迅速向极板孔隙中扩散，使孔隙中的酸密度略有提高，使我们看到电压略有提高，接着酸扩散逐渐达到平衡，电压则开始稳步下降。

    如果放电电流小，如图1-1所示的20h率就没有放电开始1min内端电压先下降再回升的现象。

    学会作各种放电曲线的意义包括：快速确定电池容量；快速确定电池循环寿命。如果按照国际标准，这两项指标的测试需要很长时间。

    

    

    图1-4　杭州得康DK-BDC01充电器

    

    关于快速确定电池容量，大多数人采用不同高倍率（比电池标称小时率电流大）的电流放电，做成马尾曲线，然后对比数据，归纳总结成公式或定律。

    杭州得康公司还有一款DK-BDC01型充电器（如图1-4所示）也采用了单片机控制方式，可自适应针对36V及48V电动自行车5～30A·h铅酸蓄电池组进行充电的通用充电器。充电参数如电池容量、恒压等级、转换电流等级、恒压段减流等级、恒压段定时等级等可自行设定。也是发光管LED全数字显示，可随时显示电池组端电压、充电电流和输入电池的电量。用它和图1-3所示的DK-BDF01蓄电池容量测试仪配合作出的曲线，分度如果比较细，结合后面的内阻表可以快速粗略确定电池容量。

    关于快速确定电池循环寿命，业界各厂家有自己的方法，例如，流行的一种快速寿命试验方法就是：1C电流充入70％电量，2C电流放电60％。如果循环试验的放电电量到低于标称容量60％的时候，结束寿命试验，其试验次数加上加速寿命试验的加速因子2.23倍，就是电池的失效寿命。这个寿命试验是快速寿命试验的一种方法，具有一定的参考价值，与用户使用情况还有一定差异，以下给出一个参考公式，通过计算可接近实际情况：

    假设6-DZM-10的电池按5A放电，100％DOD的循环寿命为300次；不同放电电流下的循环寿命可以用以下公式计算：

    

    公式中N是不同放电电流下的循环次数，I是放电电流，电流在额定容量的10％～200％的范围内适用。

    （6）阀控式铅酸蓄电池及氧循环原理

    现在习惯称传统的铅酸蓄电池为开口电池或者富液电池，业内又有水电瓶之称。这类电池因充电造成的失水可以通过加液口进行补充，由于电解液较多，电池使用时不能倒置。近年来随着技术进步出现了新的隔板材料——超细玻璃纤维（英文缩写AGM），阀控式铅酸蓄电池应运而生，阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve RegulatedLeadBattery（简称VRLA电池），中文名称是密封电池，电解液被吸附在隔板材料超细玻璃纤维（AGM）和极板的孔隙中，电池即使倒置电解液也不会流出，同时解决了充电时阳极产生的氧气的吸收和抑制阴极产生氢气的问题，电池不会失水，使用期不必加水。根据隔板材料和免维的特点，这类电池有AGM电池、密封电池、免维护电池等美称。还有一种隔板采用胶体（英文缩写GEL）的电池也属于贫液电池。这两种电池因为可以在任意位置放置而被电动自行车广泛使用，它们共同的特点都是靠氧循环和抑制析氢来解决失水问题。胶体（GEL）电池以德国阳光电池为代表，低温特性好于普通铅酸蓄电池。我国胶体电池的生产和德国尚有差距，有一些属于半胶体电池。

    1）充电造成的失水问题

    充电时的化学反应式：

    正极：

    

    式中e^－为一个电子，2e^－为两个电子。从上面反应式可看出，充电过程中存在水分解反应，当正极充电到70％时开始析出氧气，负极充电到90％时开始析出氢气，由于氢气、氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合利用，电池就会失水干涸；早期的传统式铅酸蓄电池由于氢气、氧气的析出不能进行气体的再复合，从电池内部溢出造成失水，因此必须经常加酸、加水进行维护；而阀控式铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用，同时抑制氢气的析出，做到了基本不失水，可以密封免维护，可以说这是对传统铅酸蓄电池的一次重大革命。

    2）氧循环原理

    阀控式铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计，AGM（超细玻璃纤维）或GEL（胶体）电解液吸附系统，正极在充电后期产生的氧气通过AGM或GEL空隙扩散到负极，与负极海绵状铅发生反应生成一氧化铅，一氧化铅又迅速和硫酸反应变成硫酸铅和水，使负极处于去极化状态或充电不足状态，达不到析氢过电位，所以负极不会由于充电而析出氢气，电池失水量很小，故使用期间不需加酸加水维护。

    阀控式铅酸蓄电池氧循环图示如下：

    

    这两者化合也产生大量热量H₂SO₄+PbO氧、铅化合反应产生大量热量，其中氧气和负极绒状铅化合生成一氧化铅时产生大量化学热，一氧化铅和硫酸化合生成硫酸铅和水时也产生大量化学热，两个反应都产生大量热。如果散热不好，会引起热失控。

    可以看出，在阀控式铅酸蓄电池中，负极起着双重作用，即在充电末期或过充电时，一方面极板中的海绵状铅吸收正极产生的O₂被氧化成一氧化铅，由此也称之为阴极吸收式电池；另一方面，极板中的硫酸铅又要接受外电路传输来的电子进行还原反应，由硫酸铅反应成海绵状铅。

    在电池内部，若要使氧的复合反应能够进行，必须使氧气从正极扩散到负极。氧的移动过程越容易，氧循环就越容易建立。

    在阀控式蓄电池内部，氧以两种方式传输：一是溶解在电解液中的方式，即通过在液相中的扩散，到达负极表面；二是以气相的形式扩散到负极表面。传统富液式电池中，氧的传输只能依赖于氧在正极区H₂SO₄溶液中溶解，然后依靠在液相中扩散到负极。

    如果氧呈气相在电极间直接通过开放的通道移动，那么氧的迁移速率就比单靠液相中扩散大得多。充电末期正极析出氧气，在正极附近有轻微的过压强，而负极化合了氧，产生一轻微的真空，于是正、负间的气压差将推动气相氧经过电极间的气体通道向负极移动。阀控式铅酸蓄电池的设计提供了这种通道，从而使阀控式电池在浮充所要求的电压范围下工作而不损失水。

    对于氧循环反应效率，AGM电池具有良好的密封反应效率，在贫液状态下氧复合效率可达99％以上；胶体电池氧再复合效率相对小些，在干裂状态下，可达70％～90％；富液式电池几乎不建立氧再化合反应，其密封反应效率几乎为零。

    阀控电池每格的上部都装有安全阀，实质是个单向排气阀，如果内部气体压强达到规定值，就会通过它排出体外。

    电动车用阀控免维护电池，人们要求充电时间越短越好，这样充电器的电压就高了，不可避免地通过析气造成失水。著名的天能电池公司将电池的单向排气阀做成螺栓可拆卸型，并率先通过设立在全国各地的办事处进行补水。方法是卸掉排气阀，通过该孔注入去离子水，大大延长了电池的使用寿命。其他公司的另一类单向阀更简单，使用了橡皮帽，掀开橡皮帽就可以加水，这类加液孔的直径远远小于天能电池的加液孔。

    如果安全阀漏气，电池温度变化，空气会通过呼吸进入电池内部，外来氧气同样会和负极的绒状铅化合生成氧化铅→进而和硫酸反应→硫酸铅→容量下降→单格落后。这种单格落后通过充电可以恢复，过充使负极的硫酸铅充分转化为绒状铅。

    （7）关于电池内阻问题

    1）电池内阻的含义

    其一是纯欧姆电阻，由这部分电阻引起的电压降遵守欧姆定律，另一含义系指全内阻，它包括欧姆电阻和电化学反应中电极极化相当的电阻，对于极化，不遵守欧姆定律。铅酸蓄电池的内阻不是常数，与温度、电解液相对密度、极板容量、极板荷电状态等多因素有关。一般电池容量大、内阻小，电池荷电多、内阻小，电池随放电时间内阻增加，电解液的电阻率在其相对密度在1.20时最小。如表1-1所示给出了几种铅酸蓄电池内阻的参考值。

    一般电动车电池内阻分布情况是，电解液占60％以上，极板和隔板分别占百分之十几。

    2）电池内阻的测量

    目前行业中对电池内阻的测量方法主要有以下两种：

    ①直流放电内阻测量法

    根据欧姆定律I=U/R，测试设备让电池在短时间内（一般为2～3s）强制通过一个很大的恒定直流电流（目前一般使用5～10C大约40～80A的大电流），测量此时电池两端的电压，并按公式计算出当前的电池内阻。

    这种测量方法的精确度较高，如果控制得当，测量精度误差可以控制在0.1％以内。

    市场上有一种15～50元的所谓容量计实际上就是测内阻的仪器。构造是一个动圈式指针电压表（V），一只大功率小阻值电阻R（R阻值为已知），一只开关K（有的省略此开关代之一个接触探棒）。测试原理如图1-5所示直流放电法测电池内阻。第一步，用电压表测试电池端电压取得一个数值V1，由于没有负载该值近似等于电池R并联到电池两端2s左右，从电压表读取电池端电压第二个数值V2。第二次的电压值V2一定低于第一次V1，低于值降在了内阻R_上，低得越多说明电池内阻越大。

    

    

    

    图1-5　电池直流放电内阻测量法

    自制一块测12V电池的内阻仪，应急的方法就是到修自行车处拣一根自行车前闸内线，将数字电压表调到DC20V挡，和电池正负极连接好，此时指示一个数值，假设12.8V，然后将自行车前闸内线两端分别接电池正负极，此时数字电压表指示一个小于前值（12.8V）的数值，这个新值越小说明电池内阻越大，接近0V说明电池有断极、断格。请注意：用电焊手套或纸板拿住闸线，以免烫伤手和电池外壳；闸线短接电池几秒即可，时间不宜过长；如果是指针表就更好了，积累经验后和前面讲的商品仪器一样画为黄、绿、红三个区域。

    请注意，这类测试仪就是电压表并联一只大功率低阻值的电阻。这只电阻的阻值根据电池容量而定，例如电动车用10A·h电池放电电流参考值60A，电阻值为12V/60A≈0.5Ω；一般小轿车用启动电池40A·h左右电池参考值120A，电阻值为12V/120A≈0.1Ω。这么小的电阻需要用电桥才能测准，前面讲的自行车前闸线就是笔者用电桥测了很多规格，实践证明可行才推荐给大家的。

    ②交流压降内阻测量法

    因为电池实际上等效于一个有源电阻，因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流（目前一般使用1kHz频率、50mA小电流），然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。交流压降内阻测量法的电池测量时间极短，一般为100ms左右。

    这种测量方法的精确度也不错，测量精度误差一般在1％～2％之间。交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。

    这类表也是便携式，液晶显示器，软键设置，价格从几百元到上万元不等，如图1-6所示日本日置HIOKI3551电池内阻测试仪就是一些金融行业装备的内阻表。

    

    

    图1-6　日本日置HIOKI3551电池内阻测试仪

    

    

    表1-1　常见电池内阻

    

    ③测试仪器的元件误差及测试用的电池连接线问题

    无论上述哪一种方法都存在一些很容易被我们忽视的问题，那就是测试仪器本身的元件误差和用于连接电池的测试线缆问题。因为要测量的电池的内阻很小，线路的电阻就要考虑进去。一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻（大约也是微欧级），还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻，这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。

    某公司给出了一组他们的数据，在25℃环境下，电池经过完全充电以后的电池内阻，这个内阻不包括极化电阻，是新电池的中心值不是最劣值。一般是采用交流测试方法测量的，如表1-2所示。

    

    表1-2　用交流测试方法测量电池

    

    

    （8）关于电池配组问题

    电动自行车电池一般是由3～4块标称12V电池串联使用的，在非均衡充电状态下使用，出现问题的概率较大。无论新电池还是维护、维修过的电池，装车使用前都应该进行配组。静态配组一般要掌握以下三点：

    1）充电状态

    电池最好是进行单块充电，充电饱和以后再连接。如果有的电池荷电量是70％、有的是80％、有的是90％的电池串联充、放电使用，其今后的使用状态就非常不好，会加速它们的不平衡。

    2）容量组配

    新电池容量差应该小于0.1A·h，维护、维修过的电池放电时间差应该小于10min；否则，放电时在速度控制器中的欠压保护电路动作的时候，容量低的电池要出现过放电；在充电的时候又要出现过充电，严重时形成电池鼓胀。

    3）开路电压配组

    需要把电池充满电以后静止4～24h，测量开路电压。新电池开路电压应该将误差控制在0.05V以内，维护、维修过的电池误差应该小于0.1V。

    做不到这三点，很容易造成“电池落后”现象，从而影响整组电池的寿命。好的电池生产厂出厂配组是严格的，块之间容量误差控制在±1min/150min以内，电压误差控制在30～50mV以内，电解液密度是1.35。但是，使用后的电池，块之间存在程度不同的不均衡情况，特别是加水后简单维护、维修过的电池做不到出厂时的值。配组条件必须放宽，给大家一个参考值，块容量误差控制在±10min/120min以内，越小越好；块电压误差控制在0.1～0.2V以内，也是越小越好。需要指出，维修后的电池，通过调整电解液密度，块电压误差完全可以控制在几十毫伏以内，几个循环下来还是要到0.1V左右。