测量消费类电池内阻的最准确方法是什么?

电器工程 电池 电路设计
2022-01-05 03:39:09

我通过研究发现,测量电池内阻的典型方法是将电池与电阻器连接在电路中,通过电池测量电压,计算电流,通过电阻器测量电压,找到电压下降并使用基尔霍夫定律计算剩余电阻,这将是内部电阻。

一位教授提到这对于内阻非常低的电池来说太不准确了,那么还有另一种更准确的方法来测试标准电池的内阻吗?

3个回答

最简单的是使用交流电流,就像网络分析仪一样。

您可以使用一个已知值的可切换电流吸收器,或者一个电阻器和一个 FET。在电流打开的情况下测量电压,然后在电流关闭的情况下,减去,除以电流,得到内阻。如果你不断重复这个开/关循环,这相当于使用交流电流。

交流测量的一个优点是您可以使用电容器去除直流,而只处理较小的交流电压。它还忽略了信号链中的任何直流偏移,来自运算放大器等。交流测量是最准确的方法。

您可以使用这样的东西作为实验:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

这里左侧的电压源通过 R1 和 C1 将交流信号驱动到电池中。这是通过 C1 交流耦合的。

C2 提取电池上的交流电压。

知道交流电压V1,一旦你测量“OUT”上的交流电压,电池内阻很容易计算出来,因为它与R1形成一个电阻分压器。

您可以使用声卡或函数发生器和万用表来完成此操作。确保通过用已知值的电阻器更换电池来校准和验证您的测试台,该电阻器应与要测量的预期电阻具有相同的数量级。

你的教授对你描述的方法的反对是错误的。如果电池具有低阻抗,您只需增加负载,因此可以更好地测量差异。

然而,问题要深得多。电池通常没有稳定的直流负载,人们通常需要知道电池对脉冲负载的反应。问题是电池没有一个单一的“阻抗”可用于估计其对负载的响应。每个电池都有一个阻抗谱,不同的阻抗对应不同的负载频率。这个工程主题被称为“电化学阻抗谱”。演示文稿的一个例子另请参阅BatteryUniversity的这篇文章,以“电化学光谱”为例。

在此处输入图像描述

因此,表征电池内部阻抗的最准确方法是测量其频谱,例如使用peufeu建议的电路。

然而,这还不是全部。EI 频谱通常使用应用的“小信号”来收集。正如洛伦佐·多纳蒂(Lorenzo Donati)在下面评论的那样,阻抗值不仅取决于频率,而且与施加的信号/负载的幅度呈非线性关系,这为问题的复杂性增加了另一个维度。

内阻是电池的复数 V(I) 函数的近似值,因此您一开始就没有可以准确测量的“真实”内阻值。您可以进行的最具代表性的测量是相关电流值的实际 V(I) 曲线。如果您偶然获得一条直线 - 宾果游戏,您的电池可以通过单个内阻值准确描述。否则,您将不得不使用曲线来确定任何给定负载的电流和电压值。