Який найбільш точний спосіб вимірювання внутрішнього опору споживчої батареї?

Типовим способом вимірювання внутрішнього опору акумулятора, який я виявив за допомогою досліджень, є з'єднання акумулятора в ланцюзі з резистором, вимірювання напруги через акумулятор, обчислення струму, вимірювання напруги через резистор, пошук напруги киньте і використовуйте закони кірхофа, щоб обчислити решту опору, який би був внутрішнім опором.

Професор зазначив, що це занадто неточно для батарей з дуже низьким внутрішнім опором, тож чи існує інший, більш точний спосіб перевірити внутрішній опір стандартного акумулятора?

Найпростіше використовувати струм змінного струму, як і мережевий аналізатор.

Можна використовувати перемикаючий струмовий мийку відомого значення, або резистор і FET. Виміряйте напругу з включеним струмом, потім з вимкненим струмом, субстратом, розділіть на струм, ви отримаєте внутрішній опір. Якщо ви повторюєте цей цикл включення / вимкнення, це еквівалентно використанню струму змінного струму.

Перевагою вимірювання змінного струму є те, що ви можете використовувати конденсатор, щоб позбутися постійного струму, і обробляти лише малу напругу змінного струму. Він також ігнорує будь-яке зміщення постійного струму в ланцюзі сигналу, починаючи від opamps і т.д. Вимірювання змінного струму є найбільш точним методом.

Ви можете використовувати щось подібне в якості експерименту:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Тут джерело напруги зліва передає сигнал змінного струму через R1 і C1 в акумулятор. Це змінного струму, сполученого через C1.

C2 витягує напругу змінного струму на акумулятор.

Знаючи напругу змінного струму V1, як тільки ви вимірюєте напругу змінного струму на "OUT", внутрішній опір акумулятора легко обчислюється, оскільки він утворює резистивний дільник з R1.

Це можна зробити за допомогою звукової карти, або за допомогою генератора функцій та мультиметра. Переконайтесь, що ви відкалібрували та перевірили свою випробувальну установку, замінивши батарею на резистор відомого значення, який повинен бути такого ж порядку, як і очікуваний опір, що вимірюється.

Заперечення вашого професора щодо описаного вами методу є помилковим. Якщо акумулятор має низький опір, ви просто збільшуєте навантаження, тому різниця може бути краще вимірюваною.

Однак проблема є досить глибшою. Акумулятори зазвичай не мають постійного навантаження постійного струму, і часто людям потрібно знати реакцію акумулятора на імпульсне навантаження. Проблема полягає в тому, що акумулятор не має єдиного "опору", який можна використовувати для оцінки його реакції на навантаження. Кожна батарея має спектр імпедансів, різний опір для різної частоти навантаження. Ця тема інженерії називається "Електрохімічна імпедансна спектроскопія". Приклад презентації . Дивіться також цю статтю з BatteryUniversity , на прикладі "електрохімічного спектру".

Отже, найбільш точним способом характеристики внутрішнього опору акумулятора є вимірювання її спектру, використовуючи, наприклад, схему, запропоновану peufeu .

Однак це ще не все. ЕІ-спектр зазвичай збирають за допомогою застосованого "малого сигналу". Як коментує Лоренцо Донаті нижче, значення імпедансу залежить не тільки від частоти, але й нелінійне з амплітудою прикладеного сигналу / навантаження, що додає іншого виміру в складність проблеми.

Внутрішній опір - це наближення комплексної V (I) функції акумулятора, тому немає "справжнього" значення внутрішнього опору, яке ви могли б точно виміряти в першу чергу. Найбільш репрезентативним вимірюванням, яке ви можете зробити, є фактична крива V (I) для відповідних поточних значень. Якщо випадково ви отримаєте пряму лінію - бінго, ваш акумулятор може бути точно описаний одним значенням внутрішнього опору. Інакше вам доведеться використовувати криву, яку ви маєте, щоб визначити значення струму та напруги для будь-якого навантаження.