Impedantie meten van Li-ion batterijen met PM6303 or scope met toongenerator en electronic load, of Keithley 580

Ha Hoeben,

Wil je de inwendige weerstand meten, of een impedantiecurve (over een frequentiebereik dus)?

Om de inwendige weerstand te meten met eenvoudige middelen zou ik de accu met 2 stromen afwisselen belasten. Bijvoorbeeld 100mA en 1,1A (stromen natuurlijk afhankelijk van, en in verhouding tot, de accucapaciteit )

Dat is eenvoudig te doen: 1 weerstand staat vast over de accu, de 2e kleinere weerstand schakel je parallel met een MOSFET. Gate van de MOSFET aan je blokkengenerator.

Met je scope over de accuklemmen kun je nu zien hoever de accuspanning inzakt door de belasting.
Zakt de spanning b.v. 0,1V in, dan is de inwendige weerstand 0,1V/1A=0,1Ω (De spanningssprong die je ziet op je scope wordt veroorzaakt door het stroomverschil: 1,1A-0,1A = 1A)

Immers die spanningsval valt over de inwendige weerstand

groet, Gertjan.

Ik doe het met meetbruggen en een externe condensator-box. Er heeft ooit een app note in een GR experimenter gestaan hoe dat moet. Een goede is puur ohms, zodra ze daarbij capacitief worden is het einde nabij. Het gaat ook met een VNA. https://www.pa4tim.nl/meetexperimenten/battery-testing/

Als het puur om de ESR gaat kun je je LCR meter gebruiken met behulp van een serie condensator (Ik gebruik een 2,2uF MKT) De ESR daarvan trek je er nadien weer af.

Ik heb pas een metertje gekocht daarvoor. Was erg goedkoop (Eleshop F-nirsi HRM-10, zo'n Chinees speelgoed merk) maar het ding is idd meer een grove indicator dan een meter. Onder de 1 ohm klopt er weinig van. Het is alleen bruikbaar om te kijken of de Rin stijgt of daalt over tijd.

Gertjan, dat is de DC weerstand. Hoeben wil de impedantie weten Dus R+jx, dat doe ik hierboven.

Mwah, Als je de blokgenerator op 1kHz zet zal dat redelijk overeenkomen.

Die 1kHz impedantie is totaal irrelevant voor Lithium accus.

Stel ik heb een belabberde accu en zet daar een low-ESR 10mF condensator over. Die low-ESR condensator levert dan op de 1kHz impedantie meting een leuk lage ESR op. Maar is mijn accu nu ineens beter?

"belabberde accu" bedoel ik: bijvoorbeeld 1V zakken bij 1A : 1Ω ESR.

Die accu, die heeft dus bij een belasting van 1A al een interne warmteontwikkeling van 1W! DAT is een probleem.

En het feit dat ik bij 1A maar 3.2W er uit krijg terwijl ik hem met (meer dan) 4.2W heb moeten laden. Dat maakt dat het een slechte accu is.

Met de 10mF condensator er bij lijkt deze accu ineens (uit m'n hoofd, geen zin om echt te gaan rekenen) 10x beter. Maar in de praktijk merk je daar 10ms later dus heelmaal niets meer van.

En Lithium ion accus gedragen zich inderdaad wel eens zo: Op hogere frequenties als een condensator.

Dus ondanks dat "bij 1kHz" de standaard meetmethode is, vind ik het een beetje een "nutteloos getal om te meten".

Veel beter kan je de blokgenerator op 10Hz zetten en de "zo goed als" DC impedantie meten.

Op maandag 29 september 2025 16:57:39 schreef fred101:
Gertjan, dat is de DC weerstand. Hoeben wil de impedantie weten Dus R+jx, dat doe ik hierboven.

Ha Fred,

Klopt. Vandaar mijn eerste zin:

Wil je de inwendige weerstand meten, of een impedantiecurve (over een frequentiebereik dus)?

DC inwendige weerstandmeten is met eenvoudige middelen te doen, AC impedantie wat minder

groet!, Gertjan.

Edit: En wat Rew zegt klopt ook: als je de frequentie van je blokkendoos omhoog draait, dan zul je zien dat de spanningsval (en dus de impedantie) verandert.
Het is geen echte sinus impedantie meting, maar geeft een prima indicatie

[Bericht gewijzigd door miedema op maandag 29 september 2025 17:19:16 (21%)]

Wat ik wil zien is best eenvoudig: zijn de accu's goed of versleten, en dan een getal erbij. De ESR van de accu is daarvoor een goede indicatie, blijkbaar.

Het capacitieve gedrag interesseert me minder.

Het zijn grote cellen, ik verwacht een ESR in milliOhm range, 5 tot 20 of zo.

[Bericht gewijzigd door Hoeben op maandag 29 september 2025 17:32:24 (16%)]

Hi,

Je kan met een kleine audioversterker en een functie generator een AC stroom injecteren in de te testen accu.

Neem een audio IC dat b.v. 10V RMS kan leveren en een serie meetweerstand van zeg 100Ω.
Je Ri van je batterij is dan ruim kleiner dan de meetweerstand en
je hebt voldoende stroom(100mA) om met een AC mV meter een goede indicatie te krijgen bij lage inwendige weerstanden.

De serie condensator moet een voldoende lage AC impedantie hebben bij je te testen meetfrequentie om deze niet te veel mee te laten doen in het meet resultaat.
En ja, een stroombron is een stuk mooier, maar ook wat lastiger te maken en waarschijnlijk is die extra precisie niet nodig.

Groet,
Bram

Er is een betaalbare meter die dit kan en blijkbaar best geschikt is voor dit doel: https://www.fnirsi.com/products/hrm-10?sca_ref=9216013.ntkg5GeG0R&…

Dit is een Chinese meter, maar wel specifiek voor dit doel, en er is positieve feedback voor.

Op maandag 29 september 2025 17:27:02 schreef Hoeben:
Het capacitieve gedrag interesseert me minder.

Dat is nu net het absolute en doorslaggevende eigenschap die laat zien of een accu goed of slecht is.

REW, geen idee wat je met die condensators bedoeld, dat heeft helemaal niets met mijn verhaal van doen. Zoek maar eens bij de hele grote merken van accu testers naar hoe hun top apparaten werken. Dat zijn speciaal voor accus gebouwde VNA's/impedantie meters. (wordt volgens mij zoiets als spectroscopy genoemd, ik moet dat nog nazoeken.) EIS Spectroscopy

Dat kun je ook met een brug en regelbare condensator (max 100nF ofzo is meer dan genoeg, meestal is 10nF al een heel slechte accu) Je meet gewoon de ACrs op 1 kHz. Als je dan een nul vindt weet je de Ri van die accu maar de Ri van een volle accu is lager dan van een lege dus moet je altijd eerst de accu laden of ontladen.

Vindt je geen nul dan compenseer je met die condensator de brug (je voegt jX toe aan 1 van de helften) Omdat een gezonde accu puur ohms is kun je aan de capaciteit die je toevoegt direct zien of de accu al aan het overlijden is. Ik heb dit bij diverse loodaccus, nicd, li-ion, lipo , nimh en gewone batterijen gemeten. Zowel vol als leeg. En zonder uitzondering, zodra ik er meer dan een paar pF moest bijdraaien bleek de accu slecht. Mijn plan was destijds dit te checken tegen capaciteit metingen maar dat kwam er niet van. Ik heb over deze methode contact gehad met de man achter de battery university want mijn manier bestond dus al, volgens hem kon dat niet maar een of twee jaar later kwamen ze met een apparaat wat meet op deze manier alleen noemen zij het spectroscopy en dat zijn vreselijk dure apparaten die doen wat ik doe met een oude meetbrug van ESI of GR en een condensator decade bankje..maar dat was iets van 13 jaar geleden ondertussen is het redelijk volwassen en meer in gebruik. De app note van GR was veel ouder. Ook in een experimenter uit de jaren 60 over de GR1650 werd dit al als applicatie genoemd.

Op maandag 29 september 2025 18:19:13 schreef Kruimel:
Er is een betaalbare meter die dit kan en blijkbaar best geschikt is voor dit doel: https://www.fnirsi.com/products/hrm-10?sca_ref=9216013.ntkg5GeG0R&…

Dit is een Chinese meter, maar wel specifiek voor dit doel, en er is positieve feedback voor.

Dat is het trut ding wat ik dus heb en in mijn 1e post noem.. Veel cijfertjes lijkt heel precies maar hij zit er onder 1 ohm gewoon heeeeeel ver naast. Ook de spanningmeting is twijfelachtig. Gewoon Chinees speelgoed. Was zonde van mijn geld.

Houben heeft alleen een serie condensator met heel lage ESR nodig en dan kan zijn LCR meters de Rs geven. En waarschijnlijk kunnen ze ook Z=R+jX weergeven. Als jX meer dan 0 is dan is de accu op zijn retour.

Even apart: https://batteryuniversity.com/article/bu-902-how-to-measure-internal-r… Deze pagina geefr alle testen (de maker is eigenaar van een groot accu test apparatuur en accu-laders bedrijf.
Het gaat om Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)

https://batteryuniversity.com/article/bu-907a-battery-rapid-test-metho…
https://batteryuniversity.com/article/bu-907b-advancements-in-battery-… wat diepgaander
https://batteryuniversity.com/article/bu-909-battery-test-equipment apparatuur
https://batteryuniversity.com/article/bu-915-testing-battery-with-eis over EIS spectroscopy

Op maandag 29 september 2025 18:38:10 schreef fred101:
[...]Dat is het trut ding wat ik dus heb en in mijn 1e post noem.. Veel cijfertjes lijkt heel precies maar hij zit er onder 1 ohm gewoon heeeeeel ver naast. Ook de spanningmeting is twijfelachtig. Gewoon Chinees speelgoed. Was zonde van mijn geld.

Dat valt me tegen dan, want mijn ervaring met het merk (n=1) is niet slecht, al lijkt het er heel erg op dat ze vaak apparaten maken naar een specificatie zonder enige context. Er is bijvoorbeeld geen feedback als de impendantie gedomineerd raakt door een te kleine capaciteit (al moet dat heel makkelijk te detecteren zijn door het apparaat) of een begrenzing van het aantal significante getallen als het resultaat aan de extreme einden komt van het bereik, waar de meetnauwkeurigheid afneemt.

Houben heeft alleen een serie condensator met heel lage ESR nodig en dan kan zijn LCR meters de Rs geven. En waarschijnlijk kunnen ze ook Z=R=jX weergeven. Als jX meer dan 0 is dan is de accu op zijn retour.
[bijlage]

Bedoel je misschien Z=R+jC? Anders snap ik het niet helemaal denk ik.

jX is de reactantie. positief is het zelfinductie Xl, negatief is het capaciteit Xc
Edit, nu zie ik het, die 2e = moet idd een plus zijn

[Bericht gewijzigd door fred101 op maandag 29 september 2025 19:26:15 (24%)]

Ik heb de YR1035+ en die is best nauwkeurig.

HIOKI BT3554 vs YR1035+ test

Review op: lygte-info.dk

[Bericht gewijzigd door Roland van Leusden op maandag 29 september 2025 19:36:24 (30%)]

Maar hoe weet je of het resultaat klopt? Resolutie en nauwkeurigheid zijn verschillende dingen.

Op maandag 29 september 2025 19:25:06 schreef fred101:
jX is de reactantie. positief is het zelfinductie Xl, negatief is het capaciteit Xc
Edit, nu zie ik het, die 2e = moet idd een plus zijn

Ok, dan snap ik waar we het over hebben.

Maar inderdaad ben ik ook van mening dat je beide de reële en imaginaire kant van de meting moet kennen om een redelijk idee te krijgen van wat je ziet. Dat lukt niet met een blokgolf.

Als ik dat zo lees zou het met mijn oude PM6303 gewoon kunnen. Die meet bij 1 kHz Q, D. Rp, Rs, Z, Lp of Cp, Cs of Ls. Ik dacht dat de seriecondensator in de weg zou zitten.

Een MKP of MKT zou dan iets kunnen zijn, lage ESR. Alhoewel een elco wel een veel grotere capaciteit heeft, daar zou die meter wel mee om moeten kunnen gaan. Maar de elco heeft vast meer ESR.

Ik kan het wel eens proberen, maar weet dan natuurlijk nog niet of het resultaat wel klopt.

Op maandag 29 september 2025 17:48:12 schreef blackdog:
De seriecondensator moet een voldoende lage AC-impedantie hebben bij je te testen meetfrequentie om deze niet te veel mee te laten doen in het meetresultaat.

Je zou ook de AC mV's aan de accukant kunnen meten; dan heb je van de spanningsval over de condensator geen last.
Als je AC mV-meter geen gelijkspanning mag hebben, of je wilt dat gewoon niet, dan zet je in serie met zijn ingang nog een eigen condensator. De stroom daardoor is verwaarloosbaar klein, zodat die condensator de spanningsmeting niet beïnvloedt.

Op maandag 29 september 2025 20:53:51 schreef Hoeben:
Als ik dat zo lees zou het met mijn oude PM6303 gewoon kunnen. Die meet bij 1 kHz Q, D. Rp, Rs, Z, Lp of Cp, Cs of Ls. Ik dacht dat de seriecondensator in de weg zou zitten.

Een MKP of MKT zou dan iets kunnen zijn, lage ESR. Alhoewel een elco wel een veel grotere capaciteit heeft, daar zou die meter wel mee om moeten kunnen gaan. Maar de elco heeft vast meer ESR.

Ik kan het wel eens proberen, maar weet dan natuurlijk nog niet of het resultaat wel klopt.

Dat kan je toch gewoon testen door een weerstand in serie te zetten? Als de gemeten waarde niet toeneemt met de exacte waarde van de weerstand dan is er stront aan de knikker. Ik ken alleen de nauwkeurigheid van de PM6303 niet.

Hi Frederick E. Terman,

Dat bedoelde ik ook, de opmerking over de condensator ging er om dat je hem ook weer niet te klein kiest voor je meetfrequetie.

De reele weerstand van 100Ω die ik voorstelde t.o.v. b.v. de Ri van de Accu maakt het al vergevings gezind.

Groet,
Bram

Ik heb hem getest met de Philips PM6303 met een elco die een 300 mΩ serieweerstand heeft. In serie met die accu zie ik dan 325 mΩ. Alhoewel ik dan ook een stuk banaansnoer erbij heb. En als ik dan meet met die banaansnoer in serie zie ik ook 325 mΩ. Conclusie is dat dit niet werkt. Die laatste milliOhms krijg ik niet zo eenvoudig eruit.

Ik heb even de datasheet van de accus bekeken. De serieweerstand is ≤ 4 milliOhm. Om daar nog AC te zien moet er wel flink wat stroom doorheen. Een grote serieweerstand gaat dan ook niet ivm de spanning.

Ik heb wel een power toongenerator, iets van 40W die eigenlijk voor audio gebouwd is, met een uitgangstrafo. Wel veel voor zo'n accu?

Alternatief is dat ik met mijn KEL103 electronic load stroom laat lopen en de spanningsval bekijk.

Op maandag 29 september 2025 18:38:10 schreef fred101:
[...]Dat is het trut ding wat ik dus heb en in mijn 1e post noem.. Veel cijfertjes lijkt heel precies maar hij zit er onder 1 ohm gewoon heeeeeel ver naast. Ook de spanningmeting is twijfelachtig. Gewoon Chinees speelgoed. Was zonde van mijn geld.

Vreemd want ik heb dezelfde en de metingen kloppen tot 2 cijfers achter de komma voor zowel spanning als weerstand, ook bij ver onder de 1 Ohm.

Dan denk ik dat de mijne niet goed is en terug moet. Hij geeft bv bij minder dan 12V regelmatig niks aan. (bv mijn defecte loodaccu die op 10V stond, wat li-ion cellen waaraan ik twijfelde die rond 3V zaten) Hij meet wel onder 10V maar niet altijd. Hij geeft ook heel vaak de spanning gewoon helemaal niet aan. De spanning heb ik getest op een Kalibrator, de spanning ook tegen een Keitley 7510. De weerstand metingen tegen de Keitley en ivm 1kHz ook tegen mijn BK percision 891 en mijn assortiment weerstanden van oa ESI en GR.

Op maandag 29 september 2025 18:36:32 schreef fred101:
[...]
Dat is nu net het absolute en doorslaggevende eigenschap die laat zien of een accu goed of slecht is.

REW, geen idee wat je met die condensators bedoeld, dat heeft helemaal niets met mijn verhaal van doen. Zoek maar eens bij de hele grote merken van accu testers naar hoe hun top apparaten werken.

Dat "grote merken" het niet met mij eens zijn boeit mij geen zier. Ik geloof je op je woord dat ze het zo doen (en zie regelmatig die ESR op 1kHz als spec voorbij komen). En blijf van mening dat dit een niet-zinnige maat is voor een lithium cel.

Het boeit mij ook niet zo veel of jij het er mee eens bent. Als ik je kan overtuigen prima, zoniet, jammerdan.

@hoeben, Wat miedema voorstelt wert prima. Toongenerator (blokgolf) op de gate van een mosfet, en een aan de accu aangepaste weerstand schakelen. Als je 40mV goed kan meten met de scoop, dan mik je dus op 10A stroom. Dus met een 12V accu zet je een 1.2 Ohm weerstand in serie met je mosfet.

Je zou dan met een 50% dutycycle een vermogen van 50% * 12V * 10A = 60W verstoken. Dat kan prima in een 50W weerstand als je het maar niet minutenlang doet. Of je reduceert het PWM percentage iets.

Als je op de 1kHz gaat zitten met de frequentie, dan krijg je een waarde vergelijkbaar met het datasheet. Ga je lager zitten, krijg je een relevantere waarde dan de 1kHz waarde.

Rew, ik wil je niet overtuigen, het interesseert mij niet wat jij vindt mbt dit soort metingen. Maar ik wil niet dat je vertelt dat mijn methode onzin is aan de hand van verkeerde feiten want ik denk dat je absoluut niet begrijpt wat ik bedoel.
Of ik lees dit verkeert:

Stel ik heb een belabberde accu en zet daar een low-ESR 10mF condensator over. Die low-ESR condensator levert dan op de 1kHz impedantie meting een leuk lage ESR op. Maar is mijn accu nu ineens beter?

Als dit slaat op mijn methode dan heb je daar echt helemaal niks van begrepen. Die condensator (pF tot een paar nF) gebruik je om de brug te nullen, net zoals je dat doet met een weerstand decade om de ESR van een condensator te meten. Het beinvloedt de ESR totaal niet.

Je meet de Rs en reactantie van je accu met een impedantie brug en gebruikt een condensator voor de nulling van de reactantie. Je kunt dan precies uitreken wat de reactantie van de accu is.
Maar ik ben niet geïnteresseerd in de omgerekende waarde. Ik wil alleen zien, zonder eerst te moeten opladen, of de capaciteit te ver is terug gelopen en dat doe ik door naar Rs en die condensator te kijken ipv alles om te rekenen. En het werkt gewoon, het is niks nieuws. Het is al meer dan 50 jaar in gebruik. Alleen is het meer werk en waren meetbruggen duur dus zocht men goedkope methodes om slijtage te monitoren. bv de blokgolf meting en garages gebruiken zo'n lompe weerstand om te kijken of de accu de start stroom kan leveren.

Dat jij de Rs bij 1 kHz meten belachelijk/onzin vindt is jou goed recht. Maar als accu fabrikanten als standaard de Rs op 1 kHz gebruiken is de enige juiste manier om de accu echt te beoordelen door op de zelfde manier te meten en de uitkomst naast de datasheet te leggen, anders ben je appels met peren aan het vergelijken.

Dat laatste is inderdaad wel belangrijk, als je bij een andere frequentie gaat meten ben je de vergelijkbaarheid met de getallen die andere mensen meten kwijt. Ik zou om deze reden ook niet afwijken van deze 1kHz specificatie.

Er is nog een reden dat 1kHz een logische specificatie is, maar dat is niet voor elk accutype even zichtbaar. In sommige elektrochemische processen zit een soort chemische hysterese die maakt dat opladen op een hogere spanning moet gebeuren dan de spanning op de accu in rust. Bij auto-accu's is de spanning van een geladen accu in rust iets van 12,6V, maar met laden gaat de spanning tot 14,4V bij volle lading. Dit kan je goed zien als je de boordspanning meet als je de motor uit zet, die daalt duidelijk, zelfs met weinig of geen belasting. Als je de inwendige weerstand van de accu gaat berekenen met deze stap van 1,8V erbij krijg je onrealistisch grote getallen die het onmogelijk maken om te beoordelen welke piekstroom je redelijkerwijs kan trekken. De bijbehorende tijdconstante is in de seconden, dus als je op 1kHz meet zal je de invloed van de chemische reactie niet herkennen.

Een test op 100kHz zoals je bij condensatoren zou doen is echter ook totaal zinloos vanwege de fysieke grootte en het stroompad van zo een accu. Je meet dan makkelijk de inductie van de draden en het stroompad door de accu mee, wat potentieel een onhandig groot getal gaat geven.

Ik heb eens geprobeerd om de inwendige weerstand van een Ni-MH cel te bepalen met een multimeter waar ik dan een weerstand aansloot, maar in de eerste periode dat je de belasting aansluit gaat de spanning doorlopend en snel omlaag om pas na enige tijd te stabiliseren op een zinvolle ontlaadhelling. Dit effect is in het bijzonder sterk als de cel net geladen is en de spanning nog relatief hoog (1,35-1,45V). De duur van de meting en de laadtoestand beïnvloeden de berekende waarde van de Ri en die is daardoor niet representatief voor het bepalen van de belastbaarheid van de cel.

Dus ondanks het feit dat ik het argument van rew snap, ben ik het er niet mee eens dat 1kHz geen zinvolle frequentie is. Het probleem is gewoon niet van elektrische aard, en die 1kHz zit mooi in het midden tussen de onwenselijke chemische effecten (f<0,5Hz) en de onwenselijke inductieve effecten (f>50kHz).