Qual é a maneira mais precisa de medir a resistência interna de uma bateria de consumidor?

A maneira típica de medir a resistência interna de uma bateria, que eu encontrei através de pesquisas, é conectando a bateria em um circuito com um resistor, medindo a tensão através da bateria, calculando a corrente, medindo a tensão através do resistor, encontrando a tensão descarte e use as leis de Kirchoff para calcular a resistência restante, que seria a resistência interna.

Um professor mencionou que isso é impreciso demais para baterias com resistências internas muito baixas, então existe outra maneira mais precisa de testar a resistência interna de uma bateria padrão?

O mais fácil é usar uma corrente CA, como um analisador de rede.

Você pode usar um coletor de corrente comutável de valor conhecido ou um resistor e um FET. Meça a tensão com a corrente ligada e, em seguida, com a corrente desligada, subtraia, divida pela corrente, obtendo resistência interna. Se você continuar repetindo esse ciclo de ligar / desligar, isso equivale a usar uma corrente CA.

Uma vantagem da medição CA é que você pode usar um capacitor para se livrar do CC e lidar apenas com a pequena tensão CA. Ele também ignora qualquer deslocamento DC na cadeia de sinal, de opamps etc. A medição CA é o método mais preciso.

Você pode usar algo assim como um experimento:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Aqui, a fonte de tensão à esquerda aciona um sinal CA através de R1 e C1 na bateria. Isso é acoplado à CA via C1.

C2 extrai a tensão CA da bateria.

Conhecendo a tensão CA V1, uma vez que você mede a tensão CA em "OUT", a resistência interna da bateria é facilmente calculada, pois forma um divisor resistivo com R1.

Você pode fazer isso com uma placa de som ou com um gerador de funções e um multímetro. Certifique-se de calibrar e verificar sua plataforma de teste, substituindo a bateria por um resistor de valor conhecido, que deve ser da mesma ordem de magnitude que a resistência esperada a ser medida.

A objeção do seu professor ao método que você descreveu está errada. Se uma bateria tem baixa impedância, você apenas aumenta a carga, para que a diferença possa ser melhor mensurável.

O problema, no entanto, é bem mais profundo. As baterias geralmente não têm uma carga contínua de corrente contínua e, muitas vezes, as pessoas precisam conhecer a reação da bateria para impulsionar a carga. O problema é que a bateria não possui uma única "impedância" que pode ser usada para estimar sua resposta à carga. Cada bateria possui um espectro de impedâncias, impedância diferente para diferentes frequências de carregamento. Este tópico da engenharia é chamado "Espectroscopia de impedância eletroquímica". Um exemplo de apresentação . Veja também este artigo da BatteryUniversity , com um exemplo de "espectro eletroquímico".

Portanto, a maneira mais precisa de caracterizar a impedância interna de uma bateria é medir seu espectro, usando, por exemplo, o circuito sugerido pelo peufeu .

Entretanto, isso não é tudo. O espectro EI é geralmente coletado usando "pequeno sinal" aplicado. Como Lorenzo Donati comentou abaixo, o valor da impedância não depende apenas da frequência, mas também é não-linear com amplitude de sinal / carga aplicada, o que adiciona outra dimensão à complexidade do problema.

A resistência interna é uma aproximação de uma função V (I) complexa de uma bateria, portanto, não existe um valor "verdadeiro" de resistência interna que você possa medir com precisão em primeiro lugar. A medida mais representativa que você pode fazer é a curva V (I) real para valores atuais relevantes. Se, por acaso, você obtiver um bingo em linha reta, sua bateria poderá ser descrita com precisão por um único valor de resistência interna. Caso contrário, você terá que usar a curva necessária para determinar os valores de corrente e tensão para qualquer carga.