Jaki jest najdokładniejszy sposób pomiaru rezystancji wewnętrznej baterii konsumenta?

Typowy sposób pomiaru rezystancji wewnętrznej akumulatora, który znalazłem podczas badań, polega na podłączeniu akumulatora do obwodu z rezystorem, mierzeniu napięcia przez akumulator, obliczaniu prądu, mierzeniu napięcia przez rezystor, znajdowaniu napięcia upuść i użyj praw Kirchoffa, aby obliczyć pozostały opór, który byłby oporem wewnętrznym.

Profesor wspomniał, że jest to zbyt niedokładne w przypadku akumulatorów o bardzo niskich oporach wewnętrznych, więc czy istnieje inny, bardziej dokładny sposób testowania rezystancji wewnętrznej standardowego akumulatora?

Najłatwiej jest użyć prądu przemiennego, podobnie jak analizator sieci.

Możesz użyć przełączanego odbiornika prądu o znanej wartości lub rezystora i FET. Zmierz napięcie przy włączonym prądzie, a następnie przy wyłączonym prądzie, odejmij, podziel przez prąd, otrzymasz rezystancję wewnętrzną. Jeśli będziesz powtarzać ten cykl włączania / wyłączania, będzie to równoznaczne z użyciem prądu przemiennego.

Zaletą pomiaru prądu przemiennego jest to, że można użyć kondensatora do pozbycia się prądu stałego i obsługiwać tylko niewielkie napięcie prądu przemiennego. Ignoruje również wszelkie przesunięcia napięcia stałego w łańcuchu sygnału, od opamp itp. Pomiar prądu przemiennego jest najdokładniejszą metodą.

Możesz użyć czegoś takiego jako eksperymentu:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Tutaj źródło napięcia po lewej stronie doprowadza sygnał prądu przemiennego przez R1 i C1 do akumulatora. Jest to sprzężone prądem przemiennym za pośrednictwem C1.

C2 pobiera napięcie prądu przemiennego z akumulatora.

Znając napięcie prądu przemiennego V1, po zmierzeniu napięcia prądu przemiennego na „OUT” można łatwo obliczyć rezystancję wewnętrzną akumulatora, ponieważ tworzy on dzielnik rezystancyjny z R1.

Możesz to zrobić za pomocą karty dźwiękowej lub generatora funkcji i multimetru. Upewnij się, że skalibrowałeś i zweryfikowałeś urządzenie testowe, zastępując akumulator rezystorem o znanej wartości, który powinien być tego samego rzędu wielkości niż oczekiwany opór, który ma być zmierzony.

Sprzeciw profesora wobec opisanej przez ciebie metody jest błędny. Jeśli akumulator ma niską impedancję, wystarczy zwiększyć obciążenie, aby różnica była łatwiejsza do zmierzenia.

Problem jest jednak głębszy. Baterie zwykle nie mają stałego obciążenia DC i często ludzie muszą znać reakcję baterii na obciążenie impulsowe. Problem polega na tym, że akumulator nie ma jednej „impedancji”, której można by użyć do oszacowania jego reakcji na obciążenie. Każdy akumulator ma spektrum impedancji, inną impedancję dla różnych częstotliwości ładowania. Temat inżynierii nazywa się „spektroskopią impedancji elektrochemicznej”. Przykład prezentacji . Zobacz także ten artykuł z BatteryUniversity z przykładem „spektrum elektrochemicznego”.

Zatem najdokładniejszym sposobem scharakteryzowania impedancji wewnętrznej akumulatora jest pomiar jego widma, na przykład za pomocą obwodu sugerowanego przez Peufeu .

To jednak nie wszystko. Widmo EI jest zwykle zbierane przy użyciu zastosowanego „małego sygnału”. Jak zauważył poniżej Lorenzo Donati, wartość impedancji zależy nie tylko od częstotliwości, ale jest również nieliniowa z amplitudą przyłożonego sygnału / obciążenia, co dodaje kolejny wymiar złożoności problemu.

Rezystancja wewnętrzna jest przybliżeniem złożonej funkcji V (I) baterii, więc nie ma „prawdziwej” wartości rezystancji wewnętrznej, którą można dokładnie zmierzyć. Najbardziej reprezentatywnym pomiarem, jaki możesz wykonać, jest rzeczywista krzywa V (I) dla odpowiednich wartości prądu. Jeśli przez przypadek uzyskasz linię prostą - bingo, baterię można dokładnie opisać za pomocą jednej wewnętrznej wartości oporu. W przeciwnym razie będziesz musiał użyć krzywej, aby określić wartości prądu i napięcia dla danego obciążenia.