Qual è il modo più preciso per misurare la resistenza interna di una batteria di consumo?

Il modo tipico di misurare la resistenza interna di una batteria, che ho trovato attraverso la ricerca, è quello di collegare la batteria in un circuito con un resistore, misurare la tensione attraverso la batteria, calcolare la corrente, misurare la tensione attraverso la resistenza, trovare la tensione rilasciare e utilizzare le leggi di kirchoff per calcolare la resistenza rimanente, che sarebbe resistenza interna.

Un professore ha affermato che questo è troppo inaccurato per batterie con resistenze interne molto basse, quindi esiste un altro modo più accurato per testare la resistenza interna di una batteria standard?

Il più semplice è usare una corrente alternata, proprio come un analizzatore di rete.

È possibile utilizzare un sink di corrente commutabile di valore noto o un resistore e un FET. Misura la tensione con corrente attiva, quindi con corrente spenta, sottrai, dividi per corrente, otterrai resistenza interna. Se si continua a ripetere questo ciclo di accensione / spegnimento, ciò equivale all'utilizzo di una corrente CA.

Un vantaggio della misurazione CA è che è possibile utilizzare un condensatore per eliminare la corrente continua e gestire solo la piccola tensione CA. Ignora anche qualsiasi offset CC nella catena del segnale, dagli opamp, ecc. La misurazione CA è il metodo più accurato.

Puoi usare qualcosa del genere come esperimento:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Qui la sorgente di tensione a sinistra trasmette un segnale CA attraverso R1 e C1 nella batteria. Questo è AC accoppiato via C1.

C2 estrae la tensione CA dalla batteria.

Conoscendo la tensione CA V1, una volta misurata la tensione CA su "OUT", la resistenza interna della batteria viene facilmente calcolata, poiché forma un divisore resistivo con R1.

Puoi farlo con una scheda audio o con un generatore di funzioni e un multimetro. Assicurati di calibrare e verificare il banco di prova sostituendo la batteria con una resistenza di valore noto, che dovrebbe essere dello stesso ordine di grandezza della resistenza prevista da misurare.

L'obiezione del tuo professore al metodo che hai descritto è sbagliata. Se una batteria ha una bassa impedenza, è sufficiente aumentare il carico, quindi la differenza può essere meglio misurabile.

Il problema, tuttavia, è molto più profondo. Le batterie di solito non hanno un carico CC costante e spesso le persone devono conoscere la reazione della batteria al carico impulsivo. Il problema è che la batteria non ha una sola "impedenza" che può essere utilizzata per stimare la sua risposta al carico. Ogni batteria ha uno spettro di impedenze, impedenza diversa per diversa frequenza di carico. Questo argomento di ingegneria si chiama "Spettroscopia di impedenza elettrochimica". Un esempio di presentazione . Vedi anche questo articolo di BatteryUniversity , con un esempio di "spettro elettrochimico".

Quindi, il modo più accurato per caratterizzare l'impedenza interna di una batteria è misurare il suo spettro, usando, ad esempio, il circuito suggerito da Peufeu .

Tuttavia, questo non è tutto. Lo spettro EI viene solitamente raccolto utilizzando il "piccolo segnale" applicato. Come ha osservato Lorenzo Donati di seguito, il valore dell'impedenza non dipende solo dalla frequenza, ma è anche non lineare con l'ampiezza del segnale / carico applicato, il che aggiunge un'altra dimensione alla complessità del problema.

La resistenza interna è un'approssimazione di una complessa funzione V (I) di una batteria, quindi non esiste un valore di resistenza interna "vero" che si possa misurare con precisione in primo luogo. La misura più rappresentativa che puoi fare è la curva V (I) effettiva per i valori di corrente rilevanti. Se, per caso, ottieni una linea retta - bingo, la tua batteria può essere accuratamente descritta da un singolo valore di resistenza interno. Altrimenti, dovrai usare la curva che hai per determinare i valori di corrente e tensione per ogni dato carico.