民生用バッテリーの内部抵抗を測定する最も正確な方法は何ですか？

私が研究で見つけたバッテリーの内部抵抗を測定する典型的な方法は、回路にバッテリーを抵抗器で接続し、バッテリーの電圧を測定し、電流を計算し、抵抗器の電圧を測定し、電圧を見つけることですキルヒホッフの法則を削除して、内部抵抗となる残りの抵抗を計算します。

教授は、これは内部抵抗が非常に低いバッテリーには不正確すぎると述べたので、標準バッテリーの内部抵抗をテストする別のより正確な方法はありますか？

最も簡単なのは、ネットワークアナライザーのようにAC電流を使用することです。

既知の値の切り替え可能な電流シンク、または抵抗とFETを使用できます。電流をオンにして電圧を測定し、次に電流をオフにして減算し、電流で除算すると、内部抵抗が得られます。このオン/オフサイクルを繰り返し続ける場合、これはAC電流を使用することに相当します。

AC測定の利点は、コンデンサを使用してDCを取り除き、小さなAC電圧のみを処理できることです。また、オペアンプなどからのシグナルチェーン内のDCオフセットも無視します。AC測定が最も正確な方法です。

次のようなものを実験として使用できます。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

ここでは、左側の電圧源がR1とC1を介してバッテリーにAC信号を駆動します。これは、C1を介してAC結合されます。

C2はバッテリーのAC電圧を抽出します。

AC電圧V1がわかれば、「OUT」のAC電圧を測定すると、R1と抵抗分割器を形成するため、バッテリーの内部抵抗が簡単に計算されます。

これは、サウンドカードまたは関数発生器とマルチメーターを使用して実行できます。バッテリーを既知の値の抵抗器と交換することにより、テスト装置を校正し、検証することを確認してください。

あなたが説明した方法に対する教授の反対は間違っています。バッテリーのインピーダンスが低い場合は、負荷を増やすだけなので、差をより良く測定できます。

ただし、問題はさらに深いものです。バッテリーには通常、安定したDC負荷がなく、多くの場合、インパルス負荷に対するバッテリーの反応を知る必要があります。問題は、負荷に対する応答の推定に使用できる単一の「インピーダンス」がバッテリーにないことです。すべてのバッテリーにはさまざまなインピーダンスがあり、負荷の周波数ごとにインピーダンスが異なります。この工学のトピックは「電気化学インピーダンス分光法」と呼ばれます。プレゼンテーションの例。「電気化学スペクトル」の例とともに、BatteryUniversityのこの記事も参照してください。

したがって、バッテリーの内部インピーダンスを特性化する最も正確な方法は、たとえばpeufeuによって提案された回路を使用して、そのスペクトルを測定することです。

ただし、これだけではありません。EIスペクトルは通常、適用される「小信号」を使用して収集されます。Lorenzo Donatiが以下でコメントしたように、インピーダンスの値は周波数に依存するだけでなく、適用される信号/負荷の振幅に対しても非線形であり、問​​題の複雑さに別の次元を追加します。

内部抵抗はバッテリーの複雑なV（I）関数の近似値であるため、そもそも正確に測定できる「真の」内部抵抗値はありません。実行できる最も代表的な測定は、関連する電流値の実際のV（I）曲線です。偶然に直線-ビンゴを取得した場合、バッテリーは単一の内部抵抗値で正確に記述できます。それ以外の場合は、与えられた負荷の電流値と電圧値を決定するために持っている曲線を使用する必要があります。