[儀器使用教學]用LCR測電池內阻

draculaxx

[定義]交流內阻測試方法：
利用電池等效於一個有源電阻的特點，給電池一個 1000HZ、50mA 的恒定電流，對其電壓採樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值。

[操作說明]：
找一個優質低ESR的電容，標定其ESR值。 將電容和電池串聯，測得ESR數值減去電容ESR就是電池內阻值了。(注意!!!如果沒有用電容隔離直流電壓有可能會打壞LCR)
頻率設在1K。也可以在測試之前，加電容清零。這樣就免去計算的麻煩。另外，電容會充電，手持電橋可能會顯示err，這個可以不理。

[實際操作範例]：
最簡單的辦法就是串聯一個1uf高壓CBB薄膜電容，用LCR測出的R值總值減去CBB薄膜電容的ESR就是電池的內阻了。
(照片說明:使用LCR的R檔。此例是用一個沒電的9V電池串聯一個1.5uF CBB電容)


補充內容 (2017-9-22 08:32 AM):
如果製作一條測交流內阻的專用量測線的話,用這條線在LCR做好歸零就不用減去電容的ESR了.

ericchou

不知這方式
有無機會依樣畫葫蘆
仿效用於
鎳氫/鎳鎘/鋰化合物/鋰鐵/汽車蓄電池.....等 ?
:sam13

謝謝

draculaxx

ericchou 發表於 2017-9-22 06:24 AM
不知這方式
有無機會依樣畫葫蘆
仿效用於

用交流的方式測內阻.......只要儀器的解析能力夠,什麼電池都可以....

我昨天用乾電池試,發現我的量測數據會跳動,不會定下來.....(數字大的部份比較固定,所以還是有點參考價值...)

因為我沒有好的儀表.........不知道是不是儀表的問題...

這問題就請其他人測試看看囉....

duke83

我也是用 LCR 數位電橋來充當電池內阻計用，還不錯用。拿來量一次電池如果數據會跳動多半是接觸電阻的問題，如果是搭配市售之電池盒來量更是慘不忍睹。

我是做了一個測電池專用的凱爾文夾，裡面放進兩顆 SMD 電容，能量到多高的電池電壓就看這個電容的耐壓有多高。
輸出的電流端點因為是低阻抗所以必須搭配較大容量的電容等效交連電阻才會低，回饋的電壓輸入端子因為安全顧慮還是要給他隔一下直流又因為輸入阻抗較高電容量就能縮小點。




使用前夾子先對夾短路再按歸零鍵，這時候拿去測試顯示的數值就是電池實際的內阻了，這個串連的電容 ESR 是多少早就不記得了也不用去管它了。

draculaxx

duke83 發表於 2017-9-22 07:53 AM
我也是用 LCR 數位電橋來充當電池內阻計用，還不錯用。拿來量一次電池如果數據會跳動多半是接觸電阻的問題 ...

這一篇我有特別留下來看.....

只是覺得不要用[貼片電容],因為故障會短路.....

下次會採用這種接法試試.....比較二種不同方法的結果看看...

xiaolaba

這個也行
http://www.sillanumsoft.org/ZRLC.htm
有人最近做硬件的, 類似想要開源的樣子
https://github.com/yitiandelan/ZLCR

xiaolaba

居然有加分謝謝E大了

phuang3

我記得電池內阻跟放電電流有關，不同電流測的內阻並不同啊

draculaxx

phuang3 發表於 2017-9-30 04:22 PM
我記得電池內阻跟放電電流有關，不同電流測的內阻並不同啊

只有自己使用的東西用不著這麼執著[工業標準規格].....

標準規格是要溝通用的......................

這只能讓你自己用來判斷電池的狀況......好的跟壞的一定差很多.....用儀器看得出來電池的狀況就好了....比看不出來好很多了....

duke83

電池的業界標準有很多種，簡單分直流內阻與交流內阻，直流內阻再分充電內阻與放電內阻，又因為不同電流數值內阻會不一樣所以現在都用交流內阻的測法比較沒有爭議。
交流內阻就是 1KHz 的交流電壓，標準的內阻表根據切換成不同的檔位就會有不同的測試電流，這種測法不但速度快而且不會改變內部儲存的電量多少，但測試時不同的電池電壓還是會影響交流電阻的大小。
所以標準的測試報告上頭要註明測試儀器型號與測試時的端電壓，用 LCR 表來測電池內阻雖然不被電池業界認可，但以 DIY 玩家的觀點來看也是一種有效的變通方法。
專業的至少要這種http://bbs.pigoo.com/thread-64201-1-1.html

採購電池時基本上還是看廠家提供的規格，如果有特別要求測某規格廠家會特別測給你看，或是提供樣品自己慢慢測。
也可以特別要求某項規格交貨的電池都要達到此標準否則全退貨，廠家就會在產線上特別挑出你要的，這種就是 A 級品，不但價格很硬且要下長期訂單廠家才會賣給你。

SIMON1016

我要是黑心的將0.1uF 陶瓷電容放電池內,
那電池內阻數據會很漂亮吧!?

draculaxx

SIMON1016 發表於 2017-10-1 08:39 PM
我要是黑心的將0.1uF 陶瓷電容放電池內,
那電池內阻數據會很漂亮吧!?

應該是很漂亮沒錯............

但是性能還是一樣,不會比較耐用.......多此一舉.....n_087|

duke83

SIMON1016 發表於 2017-10-1 08:39 PM
我要是黑心的將0.1uF 陶瓷電容放電池內,
那電池內阻數據會很漂亮吧!?

因為電容的這個容抗公式，所以一個 0.1uF 小電容器對內阻是成不了氣候，如果想要達到 1mOHM 這電容量必須大到 160000 uF 才能有效的做到弊。

而且只要測試頻率降低這個方法就會穿幫也是因為上面的公式，而實際的電池不管是 1000Hz 還是 60Hz 其交流內阻數值都是差不多的。

簡單的說可以將電池看成是一個超大的電容器，在這個大電容上並聯一個小電容在這個課題上是沒有意義的，所以目前還沒看到有效降低內阻的便宜辦法，可能是山寨大國還沒發明這個技術吧。
但有許多實際電路上不管是變壓器或電池電源在電源迴路上都有許多旁路小電容，這些電容都是高頻旁路用用以減低高頻雜訊，這些高頻通常是 MHz 單位。

phuang3

我量過0.1uF陶瓷電容，1k Hz以下的ESR並不低，如果是陶片更高

duke83

補充用照片來說明電容器在 1KHz 時的內阻，這樣比文字說明要清楚的多。

兩顆 18650 鋰電池串連 (2S) 時的總電池內阻，50.2mOhm at 1KHz 0.6V 時。


使用軍規 MIL 標準 CK06 0.1uF/100V 的積層陶瓷電容，1.528KOhm at 1KHz 0.6V。


兩者併聯一起測內阻，50.7mOhm at 1KHz 0.6V，數值比第一張圖略大 0.5mOhm 那是因為夾子上接觸電阻變大了一點。


這是 CK06 原廠的規格，看看加減參考。
Ceramic Molded Axial-Radial MIL-C-11015_MIL-PRF-39014_X7R.pdf (1.25 MB, 下載次數: 14)

2017-10-2 09:45 AM 上傳

點擊文件名下載附件

節錄規格中的 ESR 圖片


我手邊 DIP 的電容器這種的比較讓人信賴，這是大廠有規格的電容器拿來測量比對才有參考標準。

满江红

duke83 發表於 2017-10-2 09:59 AM
補充用照片來說明電容器在 1KHz 時的內阻，這樣比文字說明要清楚的多。

兩顆 18650 鋰電池串連 (2S) 時的 ...

最后一张图，是电容器与两节18650串联电池并联后测试，这样测试不会烧数字电桥？

kafachan

满江红 發表於 2017-10-10 05:57 PM
最后一张图，是电容器与两节18650串联电池并联后测试，这样测试不会烧数字电桥？ ...

利用電容隔直通交特性.

duke83

满江红 發表於 2017-10-10 05:57 PM
最后一张图，是电容器与两节18650串联电池并联后测试，这样测试不会烧数字电桥？ ...

不是在 4 樓裡有放一張圖表示在黃色夾子內有放進去兩顆電容器嗎，只要測量的電池電壓不會大於電容器的耐壓數字電橋就不會有問題了。

满江红

duke83 發表於 2017-10-10 08:21 PM
不是在 4 樓裡有放一張圖表示在黃色夾子內有放進去兩顆電容器嗎，只要測量的電池電壓不會大於電容器的耐 ...

原来如此，那我就敢测试了。

串联的电容器CBB（金属化聚丙烯薄膜电容器）用1UF可以吗？