¿Cuál es la forma más precisa de medir la resistencia interna de una batería de consumo?

Question

La forma típica de medir la resistencia interna de una batería, que he encontrado a través de la investigación, es conectando la batería en un circuito con una resistencia, midiendo el voltaje a través de la batería, calculando la corriente, midiendo el voltaje a través de la resistencia, encontrando la caída de voltaje y usando las leyes de kirchoff para calcular la resistencia restante, que sería la resistencia interna.

Un profesor mencionó que esto es demasiado inexacto para las baterías con resistencias internas muy bajas, así que, ¿hay otra forma más precisa de probar la resistencia interna de una batería estándar?

Answer 1

Lo más sencillo es utilizar una corriente alterna, como un analizador de redes.

Puedes utilizar un disipador de corriente conmutable de valor conocido, o una resistencia y un FET. Mide el voltaje con la corriente encendida, luego con la corriente apagada, resta, divide por la corriente, obtienes la resistencia interna. Si repites este ciclo de encendido y apagado, esto equivale a utilizar una corriente alterna.

Una ventaja de la medición de CA es que puedes utilizar un condensador para eliminar la CC y manejar sólo la pequeña tensión de CA. También ignora cualquier desplazamiento de CC en la cadena de señales, desde los opamps, etc. La medición de CA es el método más preciso.

Puedes utilizar algo así como un experimento:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Aquí la fuente de tensión de la izquierda conduce una señal de CA a través de R1 y C1 hacia la batería. Esto se acopla a la CA a través de C1.

C2 extrae la tensión alterna de la batería.

Conociendo la tensión de CA V1, una vez que se mide la tensión de CA en "OUT", la resistencia interna de la batería se calcula fácilmente, ya que forma un divisor resistivo con R1.

Puedes hacerlo con una tarjeta de sonido o con un generador de funciones y un multímetro. Asegúrate de calibrar y verificar tu banco de pruebas sustituyendo la batería por una resistencia de valor conocido, que debe ser del mismo orden de magnitud que la resistencia que se espera medir.

Answer 2

La objeción de tu profesor al método que has descrito es errónea. Si una batería tiene una baja impedancia, basta con aumentar la carga, para que la diferencia sea mejor medible.

El problema, sin embargo, es bastante más profundo. Las baterías no suelen tener una carga de CC constante, y a menudo la gente necesita saber la reacción de la batería a una carga de impulso. El problema es que la batería no tiene una única "impedancia" que pueda utilizarse para estimar su respuesta a la carga. Cada batería tiene un espectro de impedancias, diferentes impedancias para diferentes frecuencias de carga. Este tema de ingeniería se llama "Espectroscopia de Impedancia Electroquímica". Un ejemplo de presentación . Véase también este artículo de BateríaUniversidad con un ejemplo de "espectro electroquímico".

Así pues, la forma más precisa de caracterizar la impedancia interna de una pila es medir su espectro, utilizando, por ejemplo, el circuito sugerido por peufeu .

Sin embargo, esto no es todo. El espectro EI suele recogerse aplicando una "pequeña señal". Como comenta Lorenzo Donati más adelante, el valor de la impedancia no sólo depende de la frecuencia, sino que también es no lineal con la amplitud de la señal/carga aplicada, lo que añade otra dimensión a la complejidad del problema.

Answer 3

La resistencia interna es una aproximación de una función V(I) compleja de una batería, por lo que no hay un valor de resistencia interna "verdadero" que puedas medir con precisión en primer lugar. La medición más representativa que puedes hacer es la curva V(I) real para valores de corriente relevantes. Si, por casualidad, obtiene una línea recta, bingo, su batería puede describirse con precisión mediante un único valor de resistencia interna. Si no, tendrás que utilizar la curva que tienes para determinar los valores de corriente y tensión para cualquier carga.