蓄電池直流內阻與短路電流試驗
Short-circuit Current and DC Internal Resistance Test
適用設備：蓄電池及直流系統 / 閥控式鉛酸蓄電池 (VRLA)
蓄電池直流內阻與短路電流試驗 (Short-circuit Current & DC Internal Resistance Test) 依 IEC 60896-21 §6.3 定義之型式試驗方法，以兩階段脈衝放電（4 × I10 持 20 s；靜置 5 min；20 × I10 持 5 s）取得兩組 (U, I) 資料對，線性外插計算短路電流 Isc 與內阻 Ri（精度 ±10%），供保護裝置選用與產品規格建立依據。現場維護之內阻量測應改用專用電池內阻測試儀，不可與本試驗數值混用。
安全資訊 — 高風險
試驗使用之脈衝放電電流可達 20 × I10，為極高 DC 電流等級，連接點接觸不良或導線截面不足會造成嚴重發熱甚至起火。受測電池於短路等效條件下可能釋放極大能量，設備故障時可能造成電池爆炸或電弧灼傷。
- 電弧防護面罩（arc-rated）
- 電弧防護服（Cat 2 以上，依能量計算）
- 耐酸橡膠手套
- 絕緣手套
- 安全鞋
- 試驗室通風良好，氫氣監測器啟動
- 受測電池已與系統完全隔離，採用獨立試驗架
- 試驗設備具備過電流保護與緊急停機功能
- 放電導線截面足以承載 20 × I10 脈衝電流，連接緊固
- 受測電池實際容量 C_a ≥ C_rt（3 h 率，U_final 1.70 Vpc，校正至參考溫度）且處於全充電狀態
- 受測電池溫度介於 20～25 °C
- 試驗區有電弧防護隔板，操作人員位於安全距離外
- 電池外殼有變形、漏液、鼓脹跡象
- 放電連接點接觸電阻過高（會局部發熱）
- 試驗設備無法提供穩定的高電流脈衝
- 單體溫度超出 20～25 °C
本試驗為型式試驗，僅於製造商試驗室或具備高電流脈衝試驗能力之認證實驗室執行。現場維護不建議直接執行本試驗；現場內阻量測應使用專用電池內阻測試儀（ohmic tester），不等同 §6.3 之型式試驗方法。
試驗接線圖
檢測四階段
型式試驗 (Type Test)
適用IEC 60896-21 §6.3 規定之型式試驗，用於驗證短路電流與直流內阻規格，供保護裝置（熔絲等）選用依據。
1. 選取三個充飽電單體（2 V 或 monobloc），依 §5.2 準備，確認 C_a ≥ C_rt。 2. 確認單體溫度介於 20～25 °C。 3. 於電池端子直接取樣電壓（見 Figure 2 試驗電路），排除外線電壓降影響。 4. 第一資料對 (Ua, Ia)： - 以電流 Ia = 4 × I10 放電 20 s。 - 於 20 s 時記錄端子電壓 Ua 與電流 Ia。 - 最多於 25 s 時中斷放電電流。 5. 不充電、保持開路 5 min。 6. 第二資料對 (Ub, Ib)： - 以電流 Ib = 20 × I10 放電 5 s。 - 於 5 s 時記錄端子電壓 Ub 與電流 Ib。 7. 計算： - 短路電流 Isc = (Ua·Ib − Ub·Ia) / (Ua − Ub) [A] - 內阻 Ri = (Ua − Ub) / (Ib − Ia) [Ω] 8. 記錄三個受測單體之個別 Isc 與 Ri 值。
- 全充電單體之短路電流約為全放電單體之 1.67 倍（完全放電時約為全充時之 60%）
- 線性外插假設 U = f(I) 於高電流區為近似線性（此假設導致 ±10% 精度限制）
- Ia 與 Ib 之電流比為 1:5（4 × I10 對 20 × I10），提供足夠的外插距離
- Ua, Ub 須於電池端子直接量測，不可於外部導線或端子排取樣
- 超大容量單體若 20 × I10 超出試驗設備能力，可從同型設計之小容量單體外插（§6.3.5 NOTE）
執行頻率：產品型式認證時執行一次，產品設計變更時重新執行
來源：IEC 60896-21 (2004), Clause 6.3.5
出廠試驗 (Routine Test)
不適用IEC 60896-21 §6.3 為型式試驗項目，不屬於例行試驗。
竣工試驗 (Commissioning)
不適用現場竣工試驗不直接執行 §6.3 之高電流脈衝試驗。竣工階段之電池內阻基準值建議以現場電池內阻測試儀（ohmic tester）建立，作為日後維護趨勢之起點。
維護試驗 (Maintenance)
不適用現場維護週期之內阻監測應依 IEEE 1188 建議，以專用電池內阻測試儀執行，量測原理與數值不等同 §6.3 之型式試驗，不可混用。
試驗設備
- 高電流脈衝放電負載 — 能提供 4 × I10 與 20 × I10 穩定脈衝電流，電流穩定度 ±1%，具快速截流能力
- 電流分流器（shunt） — 額定電流涵蓋 20 × I10，精度 ±0.5% 以上
- 高速資料擷取系統 — 取樣率 ≥ 1 kHz，電壓／電流通道同步取樣，時間解析度 ±10 ms
- 溫度計 — 解析度 ±0.5 °C，用於量測單體溫度
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