四线制是电池测试中非常重要的一个概念。
尤其是涉及低电阻、精密电压测量或者较大电流测试时,经常会看到它。
一、两线制有什么问题?
假设我们用两根线连接测试设备和电池。
这两根线既负责传输电流,又负责测量电压。
问题就来了:
线缆本身存在电阻。
当测试电流流过以后,线缆上会产生电压降。
设备测到的电压,可能并不完全等于电池端实际电压。
二、四线制是怎么解决这个问题的?
四线制通常把线路分成两组:
一组负责承载测试电流。
另一组负责电压采样。
由于采样线路中的电流非常小,因此其线路压降对测量结果的影响可以大幅降低。
这就是四线制的核心思想。
三、为什么叫Kelvin?
工程领域经常把这种测量方式称为Kelvin connection或者Kelvin sensing。
它本质上是一种降低引线电阻影响的测量方法。
在低阻测量中尤其常见。
四、四线制是不是一定没有误差?
不是。
四线制只是减少某一类误差。
实际系统仍然可能受到:
接触电阻。
采样偏差。
温度。
噪声。
连接位置。
线路设计。
等因素影响。
所以不能理解为:
“四线制=绝对准确。”
五、为什么连接位置很重要?
即使使用四线制,如果采样点位置设计不合理,仍然可能测到不希望测到的电压。
所以工程师设计测试夹具时,需要明确:
到底希望测量哪个位置的电压?
这个问题看起来简单,但实际上非常关键。
六、四线制为什么对内阻测试特别重要?
因为内阻本身就是一个比较小的参数。
如果测量系统中的线路电阻与被测对象的阻值处于相近数量级,那么线路本身就可能严重影响结果。
因此低阻测试通常非常重视连接方式。
写在最后
四线制的核心可以记住一句话:
让“送电流”和“测电压”尽量不要互相干扰。
理解这个概念以后,再去学习内阻测试,会容易很多。
下一篇我们开始进入内阻:
什么是电池内阻?为什么内阻是后段测试的重要参数?