怎么标准的测量锂电池内阻？

方法一：双电阻法测量电池内阻

秦辉在他的文章《电池内阻的测量》中介绍了利用双电阻法测量电池内阻的方法。

如图所示，电池串联一个电阻形成回路，测量负载电阻的分压，进而推算电池内阻。这是一个非常简易的方法，从接触电路开始，我们几乎就知道存在这么一个方法。使用这个方法的一个要点是，当外接电阻值与电池内阻越接近，测量结果的误差将越小。电阻计算公式：E/(r+ R)=U/R，所以 r=(E/U- 1)R用单片机实现上述电阻测量原理，框图如下：

单片机主导的电池内阻测量过程如下：单片机复位后，其控制端输出高电平，将模拟开关的控制端IN 置1， 然后连续对电压表进行检测。当检测到电压表有输入电压时， 单片机将模拟开关的IN 控制端置0，则D 端与S2端之间呈断开状态，此时电压表测量所得的电压值为电源的电动势E。单片机通过数据总线将数字电压表测量所得的电压数据存入单片机存储器中。

然后单片机再将模拟开关的IN 端置1， 则D 端与S2 端之间呈导通状态。此时电压表测量所得的电压值为模拟开关、电阻rˊ和R 三者承受的总电压Uˊ，单片机将该电压数据读入到单片机存储器中。利用串联电路分压公式U=100 Uˊ/199.5，单片机计算出U。再利用公式“r=(E/U- 1)R”，单片机计算出电池内阻r(公式中的r1=rˊ+0.5 =99.5Ω)。单片机通过接口电路将计算结果送入电压表显示电路，显示出电池内阻r 的值。

这个方法，可以利用单片机的功能实现自动测量和结果显示，但检测的精度还是由电阻精度和电压表精度决定。

方法二：不平衡电桥法电池内阻测量

作者李舒晨，在他的文章《不平衡电桥法电池内阻测量装置的原理与设计》中介绍了利用不平衡电桥测量电池内阻的方法。

不平衡电桥法测量电池内阻的原理如上图所示。其中R01 , R02 , R03为电桥内设电阻,Rx 为含电动势E 的电池内阻。 电阻R00和开关K跨接在电桥A 至B 之间. 根据戴维南定理，从N、G两点看去，可有图( b)所示的等效电路。其中E0 为开路电压， R0 为等效电阻。当电路满足电桥平衡条件R02 /R01 = R03 /Rx时，上述等效电路电压源E0 和等效电阻R0 均不因开关K的接通与断开状态而改变，即在开关K接通和断开状态下均有:

E0 = E〔( R01+ R02 ) /( R01 + R02 + R03 + Rx )〕=E〔R01 /( R01 + Rx )〕

R0 = ( R01+ R02 ) // ( R03+ Rx ) =( R02// R03 ) + ( R01// Rx )

用上述原理在实验室测试电池内阻时,只要在N , G之间接入一只直流电流表，反复接通和断开开关K，并调节R01或R02，直到开关状态变化时，电流表读数不变，此时便可依公式算出电池内阻：Rx = R01 (R03 /R02 )。

将上述测量过程中使用的开关用电子开关取代，并用周期性电压控制开关反复通断。 将N 、G间的短路电流转换为电压信号，并在开关通断期间对电压信号分别进行采样保持形成两路电压，最后对两路电压进行差分放大送至平衡电压指示表，这就构成一个用不平衡电桥原理测量电池内阻的装置。

电桥电阻R01 、R02、 R03的选择影响测量灵敏度;电阻R00对电桥灵敏度及电池放电有影响。

方法3，电池内阻在线测量

作者陈宝明在他的文章《电池内阻在线测量实验系统的设计与制作》中介绍了一个比较常用的在线测量方法，交流注入法。

基本原理

实现电池内阻在线测量的基本原理如上图所示, 当信号源给电池注入一个交流电流信号，测量出电池两端产生的交流电压信号和输入的电流，就可计算出电池的内阻:r =Vrm/I rms式中：Vrms 为电池两端交流电压信号的有效值;Irms为输入电池中的交流电流信号有效值。

具体实现在线测量的系统框图，如上图所示。系统由输出输入回路、输入转换电路、取样电路、低噪声前置放大器、方波转换电路、乘法器电路、积分器电路、交流恒流信号产生电路、单片机控制系统、显示器电路、接口电路和计算机等组成。输出的交流恒流信号接到电池两端， 再将电池内阻产生的电压信号， 从电池两端直接连接到输入转换开关电路。 注入电流回路和信号测量回路分开， 降低导线阻抗对电池内阻的影响，实现四引线连接。由单片机控制输入转换开关，首先接通取样电路， 检测出注入电池回路中的电流值;再接通电池两端， 检测出内阻上产生的电压信号， 从而根据内阻计算公式，计算出电池内阻并显示。同时， 可通过接口电路，向PC 计算机输送相关信息， 存储相关数据， 并自动绘制充放电特性曲线。

上述方法中，直流内阻测试法，是国内外标准的典型测试方法，测试结果认可度较高;交流注入测试法，则多用在在线测量领域，作为车辆运行过程中，对动力电池性能监测的一种手段。

RT9422A芯片：锂电池电量计电路方案

工程师，在开发一些项目，尤其是锂电池供电的项目，可能就会碰到一个电路问题

如何测量锂电池剩余的电量呢？

这是因为，锂电池的电量，它不是一直保持不变的，是随着使用的时间，逐渐会被消耗的。如果不准确实时地知道锂电池的电量信息，整个项目都有可能会因为突然断电，而被迫停止工作。

锂电池

怎么办呢？

常规的做法，工程师是通过一个单片机的ADC采集，实时采集锂电池的电压；稍微更好一点的做法，是再加上一个ADC采集，还采集锂电池的电流。

这样做，芯片哥认为是可行的，而且也比较受工程师喜欢。只是，它只适合一般的项目，对于要求比较高的项目，显然是远远不够的。

比如，锂电池的电量是2000mAh，标准的电压是4.2V。在项目工作一段时候后，它还有多少电量呢？

两个ADC采集，只能检测锂电池的电压和电流，却不知道它的电量信息。因此，需要换种其他的解决方案。

01 RT9422A芯片

RT9422A芯片，是一个精确测量单节锂电池电量计的芯片，它能检测的电池信息，包括实时电压、实时电流、平均电压、平均电流、温度、剩余电量、剩余工作时间、充电状态、使用次数。

其中电压测量的精度是在±7.5mV，电流测量的精度是±1%。

RT9422A芯片引脚图

在这个芯片中，它有12个Pin脚。分别是

工程师，可以借助RT9422A芯片的VBATS引脚与VBATG引脚，实现测量锂电池的实时电压和平均电压值；

可以借助CSP引脚与CSN引脚，实现测量锂电池的实时电流和平均电流值；

借助VPTS引脚与TS引脚，实现测量锂电池的当前温度值；

然后利用芯片内部的自有算法，可以通过IIC通信，向外输出锂电池的剩余电量值、剩余的工作时间、充电状态和循环使用的次数。

02 RT9422A芯片应用电路方案

既然RT9422A芯片，能测量锂电池这么多的信息，那到底该怎么开发出它的应用电路呢？别急，芯片哥会给出的。

RT9422A芯片应用电路方案

左边BATT是锂电池，它直接输入到芯片的Pin4引脚VBATS和Pin2引脚VBATG，同时还作为电源，连接到Pin3引脚VDD和Pin6引脚VSS。

可以看到，锂电池电压的两端，是直接并联在VBATS引脚和VBATG引脚上的。也就是说RT9422A芯片，通过内部的ADC 采集，就可以直接测量到锂电池实时电压值的。

RT9422A芯片内部电路

另外，电阻R2的电流，由于与锂电池是串联关系，所以它们的电流是相同的。通过芯片的CSP引脚与CSN引脚测量电阻R2两端的电压，就能测量出电池的实时电流值。

其中电阻R3和电阻R4，是限流作用，防止电池的大电流倒灌到芯片CSP引脚和CSN引脚，起到保护作用。

而电容C3、C4和C5，是一个简单的滤波作用，让采集的值更可靠稳定一些。

温度的测量是如何进行的呢？

电阻RT1，是一个热敏电阻，也是一个温度传感器，是直接可以采集温度信息的。VPTS引脚，输出一个稳定的1.2V电压源，作为温度传感器ADC采集的参考电压。

这样，电阻RT1与电阻R1，简单的分压电路，就能测量锂电池的温度值。

RT9422A芯片IIC通信输出数据

至于说，锂电池的剩余电量、剩余工作时间、充电状态和循环使用次数这些信息，是芯片根据采集到的锂电池信息，自带的内部算法提供的，工程师只需要通过IIC通信，读取它的相应寄存器值，就能获取到。

03 结尾总结

RT9422A芯片，作为锂电池电量计芯片，它的待机功耗低至0.5uA。如果采样电阻R2是10mΩ，测量电流的最大值可以达到200A。

电压呢？最小可以测量到2.5V。

稍微遗憾的是，它只能适用一节锂电池供电的项目，不适合多节串联的电池。

最后，两种方法对比一下

如果不需要特别精确的电池信息，只是大概判断一下它的实时电压，用单片机ADC采集的方法就可以胜任了，没必要用专用的电量计芯片。

如果是项目对电池的状态要求比较高，则优先考虑使用类似RT9422A电量计芯片了，一方面是采集电池的信息比较多，而且还比较精确。

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