案例研究：RIGOL助力MIT电动汽车团队开发氢燃料电池摩托车

——基于DL3000系列直流电子负载的电池内阻高效测试方案

概要说明

麻省理工学院（MIT）电动汽车团队（EVT）致力于开发氢燃料电池摩托车，推动碳中和未来。本文阐述RIGOL DL3000系列直流电子负载如何通过高精度电压回读与集成化测试方案，解决其能量存储系统（ESS）中锂离子电池的mΩ级内阻测量难题，显著提升测试效率与可靠性。

测试背景与技术挑战

氢燃料电池摩托车通过燃料电池堆与锂离子电池协同工作，实现能量高效利用（如图1所示）。其能量存储系统采用50V/32Ah的SPIM08HP锂离子软包电池组，需满足以下严苛测试需求：

1. 微小内阻测量：电池内阻仅数mΩ级别，传统方法（示波器+差分探头）易受噪声干扰，导致测量误差超±10%。

2. 高电流测试：电池需在20A大电流充放电工况下完成性能评估，对设备负载能力与稳定性要求极高。

3. 成本与效率瓶颈：原有方案依赖示波器与电子负载组合，设备成本高且操作复杂，影响研发进度。

图1：燃料电池动力系统由氢燃料电池堆、DC/DC转换器、电池组及电机组成，电池在再生制动时吸收能量，并在高负载时辅助供电。

RIGOL解决方案与产品优势

DL3031A直流电子负载凭借以下特性成为EVT团队的核心测试工具：

1. 一体化高精度测量

• 0.1mV电压回读分辨率：直接通过电子负载读取电池电压，无需外接示波器（如图2传统方案与图3新型方案对比）。

• 20A大电流负载能力：支持持续20A放电测试，准确模拟电池实际工况。

传统方案：电池 → 电子负载 + 示波器（需差分探头） → 数据分散处理

RIGOL方案：电池 → DL3031A（内置S1501 Ultra Load软件） → 单设备完成加载、测量、分析

图2：传统方法需示波器测量压降，设备复杂且易引入噪声。

2. 智能化软件赋能

• S1501 Ultra Load软件：集成放电曲线自动记录功能，清晰呈现开路电压、内阻压降、放电衰减三阶段（如图4）。

• 一键计算内阻：通过初始压降ΔV与负载电流I，直接计算内阻R=ΔV/I，避免人工计算误差。

图3：DL3031A通过USB连接PC，单设备实现全流程测试。

操作步骤与应用实践

1. 电池连接与参数设置
- 将电池组正负极接入DL3031A输入端口，确保接触阻抗＜1mΩ。
- 在软件中设置恒流（CC）模式，负载电流20A，采样率1kHz。

2. 测试执行与数据捕获
- 启动放电测试，软件实时显示电压-时间曲线（如图4）。
- 识别曲线中的压降阶段（图4红色区域），记录ΔV=3.204V-3.054V=0.15V。

3. 内阻计算与验证
- 根据公式R=0.15V/20A=7.5mΩ，与电池标称值7.2mΩ误差仅4.2%。
- 重复测试3次，结果标准差＜0.1mΩ，验证方案稳定性。

图4：DL3031A同时捕获电压（红色）与电流（绿色）曲线，精准定位内阻压降区间。

结论与未来展望

RIGOL DL3031A通过硬件精度革新（0.1mV分辨率）与软件集成创新（S1501 Ultra Load），成功解决氢燃料电池摩托车电池组的mΩ级内阻测试难题，助力MIT团队将实验室测试效率提升60%。未来，该方案可扩展至燃料电池堆性能验证、多电池组并联分析等场景，持续推动新能源汽车技术发展。

图5：DL3000系列支持350W功率负载，适用于汽车电子与燃料电池测试。

客户评价
“RIGOL的赞助与技术支持让我们在电池系统理解上实现重大突破。DL3031A的高精度与易用性远超预期，是团队迈向专业化的关键工具。”
——MIT电动汽车团队

产品参数速览

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

• 动态模式：30kHz，电流爬升速率0.001-5A/μs

• 保护功能：过压/过流/过功率/过热/反接保护

（全文约1200字，阅读时间6分钟）