バッテリーの内部抵抗とは

この投稿では、バッテリーの内部抵抗を調査し、このバッテリーパラメーターに関連する重要な特性を学習しようとします。

バッテリーの内部抵抗とは

バッテリーの内部抵抗（IR）は、基本的に、閉ループでバッテリーを通過する電子または電流の通過に対する反対のレベルです。特定のバッテリーの内部抵抗に影響を与える基本的に2つの要因があります。つまり、電子抵抗とイオン抵抗です。イオン抵抗と組み合わせた電子抵抗は、従来、総実効抵抗と呼ばれています。

電子抵抗により、金属カバーやその他の関連する関連材料を含む実用的なコンポーネントの抵抗率にアクセスできます。また、これらの材料が互いに物理的に接触している可能性のあるレベルもあります。

総実効抵抗の生成に関連する上記のパラメータの結果は迅速であり、バッテリに負荷がかかった後の最初の数ミリ秒以内に確認できます。

イオン抵抗とは

イオン抵抗は、電解質の導電率、イオンの流れ、電極の表面断面積など、多数の電気化学的パラメータの結果としての、バッテリー内の電子通過に対する抵抗です。

このような分極の結果は、電子抵抗に比べてかなりゆっくりと始まり、合計で総実効抵抗になります。通常、負荷がかかった状態でバッテリーが影響を受けてから数ミリ秒後に発生します。

内部抵抗を示すために、1000Hzのインピーダンステスト評価がしばしば実装されます。インピーダンスは、特定のループを通過するACに提供される抵抗と呼ばれます。 1000 Hzの比較的高い周波数の結果として、ある程度のイオン抵抗はおそらく完全に記録されない可能性があります。

ほとんどの場合、1000 Hzのインピーダンスの有意性は、問題の関連するバッテリーの全体的な実効抵抗値を下回ります。内部抵抗の正確な表示を可能にするために、選択した周波数範囲にわたるインピーダンスチェックを試みることができます。

イオン抵抗の影響

電子抵抗とイオン抵抗の影響は、セットアップがダブルパルス入力検証でテストされたときに識別できます。このテストでは、問題のバッテリーを抑制されたバックグラウンドドレインに導入する手順を使用して、より大きな負荷で約100ミリ秒の間、パルスが開始される前に放電が最初に安定するようにします。

実効抵抗の計算

「オームの法則」の助けを借りて、総実効抵抗は、電圧の差を電流の差で割ることによって簡単に評価されます。 （図1）に示す評価を参照すると、5mAの安定化負荷と505mAのパルスを組み合わせた場合、電流の差は500mAになります。電圧が1.485から1.378にずれている場合、デルタ電圧は0.107ボルトであることがわかります。これは、合計実効抵抗が0.107ボルト/ 500mAまたは0.214オームであることを示しています。

新品のエナジャイザーアルカリ円筒形電池の特徴的な実効抵抗（5 mAの安定化ドレインを介して、すぐに505 mA、100ミリ秒のパルスで）は、相対寸法によって決定されるように、約150〜300ミリオームであると予想できます。

フラッシュアンプとは

内部抵抗の概算を誘導するために、フラッシュアンプが追加で組み込まれています。フラッシュアンプは、バッテリーが大幅に短い時間で供給すると予想される最大電流であると理解されています。

このテストは、0.01オームの抵抗でバッテリーを0.2秒以内に電気的に短絡し、閉回路電圧を記録することによって実行されることがあります。抵抗を介した電流循環は、オームの法則と閉回路電圧を0.01オームで割ることによって決定できます。

テスト前の開回路電圧をフラッシュアンペアで割って、内部抵抗の概算を求めます。

フラッシュアンプを完全に決定することは容易ではなく、OCVはさまざまな条件で計算できることを考えると、この測定方法は、内部抵抗の一般的な近似値を達成するためにのみ適用する必要があります。

負荷がかかった状態でのバッテリーの電圧降下は、電流ドレイン率とともに総実効抵抗に比例する場合があります。

負荷がかかった状態での初期電圧降下の一般的な情報は、通常、総実効抵抗にバッテリーにかかる電流ドレインを掛けることによって推定されます。

内部抵抗が0.1オームのバッテリーが1アンペアの速度で放電または放電されたとしましょう。
次に、オームの法則に従って：

V = I x R = 1 x 0.1 = 0.1ボルト

開回路電圧を1.6Vと見なすと、バトリーの予想される閉回路電圧は次のように記述できます。

1.6-0.1 = 1.5V。

内部抵抗がどのように増加するか

一般的に言えば、内部抵抗は、使用中のバッテリー内のアクティブコンポーネントによって引き起こされる放電の過程で増加します。

そうは言っても、放電中の変動率は均一ではありません。バッテリーの化学組成、放電の強さ、散逸率、バッテリーの使用年数はすべて、放電中の内部抵抗に影響を与える可能性があります。

冬の条件は、バッテリー内で実体化して減速する電気化学的傾向をもたらし、電解質中のイオン活性の低下をもたらす可能性があります。最終的には、周囲の温度が下がると内部抵抗が高くなります

グラフ（図2）は、新品のEnergizer E91AAアルカリ電池の総実効抵抗に対する温度の結果を示しています。一般に、内部抵抗は、認識された負荷条件下でのバッテリーの電圧降下に応じて決定される可能性があります。

成果は、アプローチ、設定、および気候制限によって影響を受ける可能性があります。バッテリーの内部抵抗は、特定のアプリケーションの推定電圧降下に適用される場合は常に、正確な大きさではなく、一般的な経験則と見なす必要があります。