普源DL3000系列直流電子負載電池內阻高效測試

麻省理工學院（MIT）電動汽車團隊（EVT）致力于開發氫燃料電池摩托車，推動碳中和未來。本文闡述RIGOL DL3000系列直流電子負載如何通過高精度電壓回讀與集成化測試方案，解決其能量存儲系統（ESS）中鋰離子電池的mΩ級內阻測量難題，顯著提升測試效率與可靠性。

測試背景與技術挑戰

氫燃料電池摩托車通過燃料電池堆與鋰離子電池協同工作，實現能量高效利用。其能量存儲系統采用50V/32Ah的SPIM08HP鋰離子軟包電池組，需滿足以下嚴苛測試需求：

微小內阻測量：電池內阻僅數mΩ級別，傳統方法（示波器+差分探頭）易受噪聲干擾，導致測量誤差超±10%。

高電流測試：電池需在20A大電流充放電工況下完成性能評估，對設備負載能力與穩定性要求極高。

成本與效率瓶頸：原有方案依賴示波器與電子負載組合，設備成本高且操作復雜，影響研發進度。
RIGOL解決方案與產品優勢

DL3031A直流電子負載憑借以下特性成為EVT團隊的核心測試工具：

一體化高精度測量

0.1mV電壓回讀分辨率：直接通過電子負載讀取電池電壓，無需外接示波器。

20A大電流負載能力：支持持續20A放電測試，準確模擬電池實際工況。

傳統方案：電池 → 電子負載 + 示波器（需差分探頭） → 數據分散處理

RIGOL方案：電池 → DL3031A（內置S1501 Ultra Load軟件） → 單設備完成加載、測量、分析

2. 智能化軟件賦能

S1501 Ultra Load軟件：集成放電曲線自動記錄功能，清晰呈現開路電壓、內阻壓降、放電衰減三階段。

一鍵計算內阻：通過初始壓降ΔV與負載電流I，直接計算內阻R=ΔV/I，避免人工計算誤差。

操作步驟與應用實踐

1. 電池連接與參數設置
將電池組正負極接入DL3031A輸入端口，確保接觸阻抗＜1mΩ。
在軟件中設置恒流（CC）模式，負載電流20A，采樣率1kHz。

2. 測試執行與數據捕獲
啟動放電測試，軟件實時顯示電壓-時間曲線。
識別曲線中的壓降階段，記錄ΔV=3.204V-3.054V=0.15V。

3. 內阻計算與驗證
根據公式R=0.15V/20A=7.5mΩ，與電池標稱值7.2mΩ誤差僅4.2%。
重復測試3次，結果標準差＜0.1mΩ，驗證方案穩定性。

RIGOL DL3031A通過硬件精度革新（0.1mV分辨率）與軟件集成創新（S1501 Ultra Load），成功解決氫燃料電池摩托車電池組的mΩ級內阻測試難題，助力MIT團隊將實驗室測試效率提升60%。未來，該方案可擴展至燃料電池堆性能驗證、多電池組并聯分析等場景，持續推動新能源汽車技術發展。

產品參數速覽

DL3031A：單通道150V/60A，功率350W，分辨率0.1mV/0.1mA

動態模式：30kHz，電流爬升速率0.001-5A/μs

保護功能：過壓/過流/過功率/過熱/反接保護