接动力电池系统面向开发的测试——开路电压测试（上）本文主要围绕BMS设计中的等效电路模型第二大动态特性参数——阻抗特性及测试内容来展开分享。

阻抗特性测试方法：

方案1：直流脉冲测试

前面在分享功率评估内容的时候，有提到时域的分析方法——直流脉冲测试方法

图1：电流不同变化过程中的电压变化

如图1所示，根据电流加载过程中电压的损变过程以及电流在持续过程中电压的缓变过程，可以得到电池的欧姆内阻、极化内阻以及直流内阻。

方案2：交流阻抗谱（ETS）测试

电化学阻抗谱，简称EIS，也叫频率域阻抗分析方法。最早用于研究线性电路网络频率响应特性，将这一特性应用到电极过程的研究，形成了一种实用的电化学研究方法。

这种方法是在电化学电池处于平衡状态下或者在某一稳定的直流极化条件下，按照正弦规律施加小幅交流激励信号（电压或者电流），研究电化学的交流阻抗随频率的变化关系，所以也称之为频率域阻抗分析方法。多用于锂电子电池的基础研究。

对于线性系统来说，如果施加一个小幅度的正弦激励，测量系统会产生同频率的电流响应。但这个响应的幅值和相角会和这个激励有差异。

根据这个响应和输入的幅值的比，和相位角的差，就可以得到负频率情况下的阻抗特性。这个负频率的阻抗特性，可以用耐奎斯特图来表示。

图2：奈氏曲线

如图2所示，是电池阻抗的耐奎斯特图，也叫奈氏曲线。通过不同频率下的的阻抗特性，可以分析电池内部的阻抗的组成。

时域和频率域有一定的对应关系

在时域里，电流加载的瞬间电压的损变是由高频的阻抗导致的；电流在持续的过程中电压的缓慢变化是由中低频的阻抗导致的。

在频率域的阻抗分析方法里面，除了R0以外，它其实还包含了一部分的极化阻抗。

前期内容中有提到过，在时域分析方法中，电池的内阻计算方式为：

，它是一种近似处理，是因为在时域里面，设备产生的电流变化的快速性以及采样的周期导致的，所以欧姆内阻里面一定会包含一部分的极化内阻。在工程应用上这种近似是可以接受的。

所以在模型建模的过程中，可以把它建成如图3所示的模型

 

图3：等效电路模型

在这个模型里面有一个ZW，叫微波阻抗，是一个非线性的阻抗，一般情况下，会对它进行近似处理，处理的结果就是两阶电路模型。

通过时域和频率域的测试，得到在脉冲情况下的电压、电流响应，以及不同频率域下的阻抗。根据实验数据，通过最小二乘等数据等拟合方法可以得到完整电池等效模型。

这地方需要说明一点，利用时域和频率域的方法确定出来的参数，在实际应用的时候会有一定的差异性。

在时域里面，电流脉冲可能幅值比较大，它让电池不能满足线性的条件，而在频率域里面的几率是比较小的，一般情况下都是几个安培级别的，让电池保持在线性工作区间之内。所以两种测试方法的阻抗的数值会有一定的差异。

但他俩的测试结果从模型结构上来看是具有相似性的。

所以在BMS设计中更愿意用时域的测试方法。原因有二：一是时域的分析相对比较直观；第二个就是时域里面的参数和实际的应用更具有对应性。

但如果我们希望能够深入的了解电池的特性，交流阻抗谱提供的信息会更加丰富！

文中提到的关于交流阻抗谱的测试方法内容，附赠一篇戴海峰老师的《基于电化学阻抗谱的电池组不一致性诊断》论文内容学习如果需要下载，请点这里