内部抵抗とインピーダンスのニュアンスを理解するには、インピーダンスが AC (交流) に関係するのに対し、内部抵抗は DC (直流) に関連していることを認識することが重要です。コンテキストは異なりますが、計算は同じ式 R=V/I に従います。ここで、R は内部抵抗またはインピーダンス、V は電圧、I は電流です。
内部抵抗: 電子の流れの障壁
内部抵抗は、電子と導体のイオン格子の衝突によって生じ、電気エネルギーが熱に変換されます。内部抵抗は、電子の動きを妨げる摩擦の一種であると考えてください。交流が抵抗素子を流れるシナリオでは、電圧降下が発生します。この低下は電流と同相のままであり、電流の流れと遭遇する内部抵抗との間の直接的な関係を示しています。
インピーダンス: 内部抵抗を含むより広い概念
インピーダンスは、電子の流れに対するあらゆる形態の抵抗を要約する、より包括的な用語を表します。これには内部抵抗だけでなくリアクタンスも含まれます。これは、すべての回路とコンポーネントにわたって見られる遍在的な概念です。
リアクタンスとインピーダンスを区別することが不可欠です。リアクタンスは、特に、バッテリの種類ごとに異なる要素であるインダクタとコンデンサによって AC 電流に与えられる抵抗を指します。このばらつきは、各バッテリーの種類に特徴的なグラフと電気的値の違いから明らかです。
インピーダンスをわかりやすくするために、Randles モデルに目を向けることができます。図 1 に示すこのモデルは、C と並んで R1、R2 を統合しています。具体的には、R1 は内部抵抗を表し、R2 は電荷転送抵抗に対応します。なお、Ｃは二重層コンデンサである。特に、ランドルズ モデルでは、特に低周波数でのバッテリー性能への影響が最小限に抑えられるため、誘導リアクタンスが除外されることがよくあります。
図 1: 鉛蓄電池のランドルス モデル
内部抵抗とインピーダンスの比較
明確にするために、内部抵抗とインピーダンスの詳細な比較を以下に概説します。
電気的特性の側面 |
内部抵抗(R) |
インピーダンス (Z) |
回路応用 |
主に直流 (DC) で動作する回路で使用されます。 |
主に交流 (AC) 用に設計された回路で使用されます。 |
回路の存在 |
交流 (AC) 回路と直流 (DC) 回路の両方で観察できます。 |
交流 (AC) 回路専用であり、DC には存在しません。 |
起源 |
電流の流れを妨げる要素に由来します。 |
電流に抵抗し、電流に反応する要素の組み合わせから生じます。 |
数値表現 |
明確な実数 (たとえば、5.3 オーム) を使用して表されます。 |
「R + ik」に代表されるように、実数と虚数成分の両方で表現されます。 |
周波数依存性 |
その値は、DC 電流の周波数に関係なく一定のままです。 |
その値は、AC 電流の周波数の変化に応じて変動します。 |
位相特性 |
位相角や振幅の属性は示されません。 |
明確な位相角と大きさの両方が特徴です。 |
電磁場における挙動 |
電磁場にさらされた場合にのみ電力損失が発生します。 |
電力損失と電磁場でのエネルギー貯蔵能力の両方を実証します。 |
電池の内部抵抗測定の精度
バックアップバッテリーの監視・管理に特化したソリューションプロバイダーとして、 DFUN が バッテリーの内部抵抗測定に重点を置いているのは、確立された業界慣行と一致しており、Fluke や Hioki などの広く受け入れられているデバイスからインスピレーションを得ています。精度が高く顧客に広く受け入れられていることで知られるこれらのデバイスと同様の方法を活用し、IEE1491-2012 や IEE1188 などの規格を遵守しています。
IEE1491-2012 は、内部抵抗を動的パラメータとして理解するためのガイドとなっており、ベースラインからの逸脱を測定するには継続的な追跡が必要です。一方、IEE1188 規格では、内部抵抗が規格ラインの 20% を超えた場合、バッテリーの交換を検討するか、ディープ サイクルと再充電を行う必要があると勧告するためのしきい値を設定しています。
これらの原理に基づいて、内部抵抗を測定する当社の方法では、バッテリーに固定周波数と電流を与え、その後電圧サンプリングを行います。オペアンプ回路による整流やフィルタリングなどの後続の処理により、内部抵抗が正確に測定されます。この方法は非常に高速で、通常 100 ミリ秒以内に完了し、1% ～ 2% という優れた精度範囲を誇ります。
結論として、内部抵抗測定の精度はバッテリーの効果的な監視を保証し、バッテリーの寿命に貢献します。 このガイドは、内部抵抗とインピーダンスを区別するのが難しいと感じる人を支援し、これらの電気的特性の微妙な理解を容易にすることを目的としています。より包括的な情報と理解を得るには、以下の追加リソースを参照してください。 DFUN テック.
