数百伏电池组如何开展内部多个单体电池模块EIS测试？MegaEIS高压多通道应用案例

针对一家电池生产商的实际需求，我们搭建并测试了一套由 MegaEIS、高压EVM多通道交流阻抗测量模块及外部充放电设备组成的测试方案，实现了多模块串联高压电池组的模块EIS测量。

该案例采用非传统锂离子电池化学体系。受保密协议限制，本文仅介绍系统配置与部分测试结果，不披露具体化学组成及完整测试报告。

测试对象：单个电池模块工况电压约34 V，测试通道设计电压需求达到50 V，9个模块串联，对应超过300V的整组电压。

设备方案：采用500 V规格MegaEIS，配合面向高压电池模块应用设计的EVM模块开展测试，配合第三方充放电设备完成上述样品的工况下内部多模块EIS测试。

图1 设备系统示意图 

这种组合方式，使直流工况控制与交流阻抗测量能够在同一测试方案中配合使用。具体实施时，需要根据电池组电压、工作电流及目标频率范围匹配设备配置。

测试参数：充放电电流20A；EIS频率扫描范围10kHz-0.5Hz（该项目用户需求，可以拓展到0.1Hz或更低）; EIS振幅 100 mA

从模块电压分布到模块EIS比较，发现需要关注的差异

图2 多通道电压监测界面 

结果显示电池模块的电压约为34 V，其中一个模块电压偏低（33V）,整个模组电压为309.58 V。

这类界面能够直观呈现不同通道的电压分布，帮助测试人员识别需要进一步检查的模块。

图3 9个电池模块的工况下EIS测试Nyquist图 

图中，不同模块的阻抗曲线在形状、峰值高度和实部方向的分布范围上存在差异，为比较模块的交流响应提供了进一步依据。结合相同温度、荷电状态和直流工况下的重复测试，可进一步跟踪模块间差异及其随运行过程的变化。

工况EIS曲线可以提供电池组和内部电池模块在工况下的实时信息。不过，阻抗曲线存在差异，并不意味着可以仅凭单张图判断某个模块已经失效。对于电池研发与测试而言，多通道EIS的价值，在于提供比单一整组读数更细致的观察维度。 对具体过程的解释，还需要结合频率信息、测试条件、重复性及适合该化学体系的分析模型。也需要与其他设备，例如绝热量热仪，同步使用，综合判断。

外部充放电设备，同样影响EIS质量

完整的测试方案，需要同时考虑高压适配、交流信号测量和直流设备协同。在这套方案中，外部电源或负载的选型同样重要。

外部充放电设备需要支持恒流（CC）工作模式，并具备与测试需求相适应的动态带宽，否则外部充放电设备的频率响应范围不够会降低EIS实际测试范围。根据本项目经验，部分外部设备在与EIS系统配合时，可能引入谐波失真，影响某些频段的数据质量。需要关注的频段可能位于约 100 Hz～1 kHz，具体表现取决于所用设备及其工作状态。

因此，配置系统时，除了额定电压和电流，还应评估外部设备在目标工况下与EIS测量的兼容性。

如果您的测试对象涉及高压串联电池组，或需要在直流偏置及充放电工况下开展EIS测量，欢迎与我们交流。提供整组最高电压、模块数量、工作电流、目标频率范围及现有电源或负载信息，将有助于评估合适的系统配置。