Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора
Если замкнуть плюс и минус аккумулятора, то получим ток короткого замыкания Ie = U / Re , как будто внутри есть сопротивление Re . Внутреннее сопротивление зависит от электрохимических процессов внутри элемента, в том числе и от тока.
При слишком большом токе аккумулятор испортится, и даже может взорваться. Поэтому не замыкайте плюс и минус. Достаточно мысленного эксперимента.
Величину Re можно оценить косвенно по изменению тока и напряжения на нагрузке Ra . При небольшом уменьшении сопротивления нагрузки Ra до Ra‑dR ток увеличивается от Ia до Ia+dI. Напряжение на выходе элемента Ua=Ra×Ia при этом уменьшается на величину dU = Re × dI . Внутреннее сопротивление определяется по формуле Re = dU / dI
Для оценки внутреннего сопротивления аккумулятора или батарейки я добавил в схему измерителя ёмкости резистор 12ом и тумблер (ниже на схеме показана кнопка), чтобы изменять ток на величину dI = 1.2 V / 12 Ohm = 0.1 А . Одновременно нужно измерять напряжение на аккумуляторе или на резисторе R .
Можно сделать простую схему только для измерения внутреннего сопротивления по образцу, показанному на рисунке внизу. Но всё же лучше сначала немного разрядить аккумулятор, и после этого измерить внутреннее сопротивление. В середине разрядная характеристика более пологая, и измерение будет более точным. Получится «среднее» значение внутреннего сопротивления, которое остаётся стабильным достаточно большое время.
Пример определения внутреннего сопротивления
Подключаем аккумулятор и вольтметр. Вольтметр показывает 1.227V . Нажимаем кнопку: вольтметр показывает 1.200V .
dU = 1.227V — 1.200V = 0.027V
Re = dU / dI = 0.027V / 0.1A = 0.27 Ohm
Это внутреннее сопротивление элемента при токе разряда 0.5А
Тестер показывает не dU, а просто U. Чтобы не ошибиться в устном счёте, я делаю так.
(1) Нажимаю кнопку. Аккумулятор начинает разряжаться, и напряжение U начинает уменьшаться.
(2) В момент, когда напряжение U достигнет круглой величины, например 1.200V, я отжимаю кнопку, и сразу вижу величину U+dU, например 1.227V
(3) Новые цифры 0.027V — и есть нужная разница dU.
По мере старения аккумуляторов их внутреннее сопротивление увеличивается. В какой-то момент вы обнаружите, что ёмкость даже свежезаряженного аккумулятора невозможно измерить, так как при нажатии кнопки Start реле не включается и часы не запускаются. Это получается потому, что напряжение на аккумуляторе сразу снижается до 1.2V и менее. Например, при внутреннем сопротивлении 0.6 ом и токе 0.5 А падение напряжения составит 0.6×0.5=0.3 вольта. Такой аккумулятор не может работать при токе разряда 0.5А, который требуется, например, для кольцевой светодиодной лампы. Этот аккумулятор можно использовать при меньшем токе — для питания часов или беспроводной мышки. Именно по большой величине внутреннего сопротивления современные зарядные устройства, вроде MH-C9000, определяют, что аккумулятор неисправен.
Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора
Для оценки внутреннего сопротивления АКБ можно использовать лампу от фары. Это должна быть лампа накаливания, например, галогеновая, но не светодиодная. Лампа 60вт потребляет ток 5А.
При токе 100А на внутреннем сопротивлении АКБ не должно теряться более 1 Вольта. Соответственно, при токе 5А не должно теряться более 0.05 Вольта (1В * 5А / 100А). То есть, внутреннее сопротивление не должно превышать 0.05В / 5А = 0.01 Ома.
Подключите параллельно аккумулятору вольтметр и лампу. Запомните величину напряжения. Отключите лампу. Обратите внимание, насколько увеличилось напряжение. Если, допустим, напряжение возросло на 0.2 Вольта (Re = 0.04 Ома), то аккумулятор испорчен, а если на 0.02 Вольта (Re = 0.004 Ома), то он исправен. При токе 100А потеря напряжения будет всего 0.02В * 100А / 5А = 0.4В
Как измерить внутреннее сопротивление литиевого аккумулятора
Внутреннее сопротивление – один из наиболее значимых параметров, от которого напрямую зависят другие характеристики литиевого аккумулятора. Пользуясь определенными методиками, можно легко вычислить действительное значение этого показателя.
Одним из наиболее важных параметров, характеризующих любые химические источники питания, в том числе и литиевые аккумуляторы, является внутреннее сопротивление. От этого параметра напрямую зависят такие характеристики источника питания, как напряжение на выходе под нагрузкой, максимальный выходной ток и коэффициент полезного действия (КПД). На рисунке 1 представлена условная схема аккумуляторной батареи с подключенной нагрузкой.
Рис. 1. Условная схема аккумуляторной батареи с подключенной нагрузкой
Внутреннее устройство аккумуляторной батареи можно представить как идеальный источник ЭДС (электродвижущей силы) с нулевым внутренним сопротивлением и последовательно соединенным с ним резистором (на рисунке 1 он обозначен как Rвн). Нагрузка аккумуляторной батареи представлена на схеме сопротивлением Rн. Очевидно, что напряжение на ней (Vн) будет меньше выходного напряжения аккумуляторной батареи на холостом ходу (Vи) за счет падения напряжения на внутреннем сопротивлении. И чем больше ток нагрузки, тем заметнее эта разница. Соответственно, КПД данного источника питания, который можно определить отношением Vн к Vи, будет менее 100%, а теоретический максимум выходного тока можно получить, поделив Vи на Rвн.
Разумеется, приведенная здесь условная схема отражает реальное положение дел лишь в первом приближении. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи не является постоянной величиной, ее значение на практике зависит от множества факторов, таких как степень заряженности источника тока, температура окружающей среды, характер нагрузки и так далее. Кроме того, внутреннее сопротивление химического источника напряжения может иметь, кроме активной, еще и реактивную составляющую. То есть в общем случае нужно вести речь уже о комплексном сопротивлении (импедансе), которое будет зависеть еще и от частоты потребляемого тока. Поэтому, чтобы получить действительные значения данного параметра, необходимо проводить измерения в реальных условиях эксплуатации с использованием рабочей нагрузки и в соответствии с методиками, изложенными в нормативных документах.
Методика измерения внутреннего сопротивления литиевых аккумуляторов приведена в ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019. В этом документе изложен порядок проведения испытаний для измерения данного параметра двумя методами: на постоянном и переменном токах. При этом в случае проведения испытаний по обеим методикам на одной и той же батарее следует придерживаться определенного порядка: сначала надо провести измерения на переменном токе, а лишь затем – на постоянном. В промежутке между проведением этих измерений не требуется перезаряжать аккумулятор, но перед началом любых тестов необходимо сначала разрядить, а затем полностью зарядить батарею, как рекомендовано в том же документе. В соответствии с этой методикой, батарея должна разряжаться постоянным током определенной величины при температуре 20 ±5°C до установленного конечного напряжения, при котором считается, что аккумулятор полностью разряжен.
Величина тока разряда равняется 0,2 от значения базового тока It, где It в амперах численно равен номинальной емкости аккумулятора в А⋅ч. Последующая зарядка должна производиться по методике, заявленной производителем при той же температуре окружающей среды (20 ±5°C). После этого, в соответствии с общим планом подготовки к проведению испытаний, батарея должна быть выдержана при температуре окружающей среды 20 ±5°C не менее одного часа, но не более четырех.
Для определения внутреннего сопротивление аккумулятора на переменном токе проводят измерения среднеквадратичного значения напряжения Ua непосредственно на выводах батареи при подаче на нее переменного тока Ia частотой 1,0 ±0,1 кГц в течение 1…5 с. Схема проведения измерений на переменном токе представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Схема проведения измерений внутреннего сопротивления аккумулятора на переменном токе
Величину тока Ia подбирают таким образом, чтобы пиковое значение переменного напряжения Ua на выводах аккумулятора не превышало 20 мВ. Внутренне сопротивление батареи вычисляют по закону Ома, поделив среднеквадратичное значение напряжения Ua на среднеквадратичную величину тока Ia. Этот метод фактически измеряет импеданс, который имеет емкостной характер за счет того, что аккумулятор состоит из набора пластин, фактически представляющих собой конденсатор.
Для проведения измерений внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи на постоянном токе применяют схему испытаний, представленную на рисунке 3.
Рис. 3. Схема проведения измерений внутреннего сопротивления аккумулятора на постоянном токе
В соответствии с методикой измерений батарея должна разряжаться постоянным током величиной 0,2 от базового (It). В конце периода разряда длительностью 10 ±0,1 с необходимо измерить и зарегистрировать напряжение разряда U1 под нагрузкой. Затем ток разряда должен быть немедленно увеличен до значения 1,0 от It, и в конце периода разряда длительностью 1 ±0,1 с должно быть зарегистрировано соответствующее разрядное напряжение U2, измеренное под нагрузкой.
Все измерения напряжений следует производить непосредственно на выводах аккумуляторной батареи, независимо от контактов, используемых для передачи тока. Внутреннее сопротивление на постоянном токе вычисляется как разница напряжений, поделенная на разность токов (формула 1):
Инженерами Компэл было произведено измерение сопротивления нескольких АКБ различных брендов. Наилучшее значение внутреннего сопротивления показали аккумуляторы INR18650/25P производства компании EVE, которые доступны со склада КОМПЭЛ.
Внутреннее сопротивление аккумулятора.
Сегодня имеются множество современных приборов для измерения внутреннего сопротивления аккумулятора, есть определенные значения как для новых источников питания, только сошедших с конвейера, так и для уже успевших поработать на автомобиле. В данной статье описано сопротивление в стандартных и наиболее распространенных свинцово-кислотных батареях, используемых на легковых и грузовых автомобилях.
Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора?
Простыми словами, это совокупность сопротивлений от каждой части аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора в Омах – составляет сумму сопротивлений деталей источника питания (выводов тока, пластин, сепараторов, соединений между пластинами и банками), а также токопроводящей жидкости – электролита. Корпус выполнен из пластика и поэтому на практике не влияет на величину «омического сопротивления». Данное сопротивление всегда присутствует в свинцово-кислотных батареях, ввиду свойств материалов, из которых они сделаны.
На примере, ЭДС источника питания должен быть условно 13,5 Вольт, внутреннее сопротивление снижает этот показатель условно до 12,7 Вольт. Этот показатель соответствует 100% зарядке аккумулятора у новых современных источников питания.
Диагностика, какое внутреннее сопротивление аккумулятора.
Свинцово-кислотный источник питания устроен таким образом, что чем он старше, тем больше значение сопротивления внутри устройства, со временем оно растет. Сопротивление влияет на основные показатели эффективности аккумулятора – емкость, силу тока, напряжение.
Для новой батареи ёмкостью в 60 Ампер-час значение сопротивления будет около 4-6 мОм. Внутреннее сопротивления аккумулятора 12 В 60 Ач через несколько лет будет уже равняться 10-15 мОм, зависит от степени износа. Из-за этого пусковой ток сильно уменьшается, до 2 раз, падает плотность электролита, напряжение.
Граничные значения.
Если у вас имеется специальный прибор, который может замерить внутреннее сопротивление аккумулятора, перед покупкой вы сможете проверить это значение, сравнив с эталонным, и определить работоспособность батареи.
Так, для стандартного аккумулятора 60 Ач, внутреннее сопротивление должно быть у нового 4-7 мОм, у изношенного через 5 лет – 6-13 мОм.
Для более мощных батарей с емкостью 75 Ач норма 3-7 мОм, для отработавшего эти значения равняются 5-13 мОм.
Для аккумуляторов 80 Ач почти аналогично, 3-6 мОм для нового, 4,5-12 мОм для бывшего в употреблении.
Аккумулятора для грузовых авто, емкостью от 90 Ач должны иметь внутреннее сопротивление в 3-6 мОм, а через 5 лет эксплуатации – 5-12 мОм.
Перед тем как купить новый аккумулятор, желательно проверить значения внутреннего напряжения, чтобы понимать примерное состояние батареи, насколько она работоспособна.
Наши специалисты производят диагностику аккумуляторов специальными приборами, заказав комплексную диагностику нового аккумулятора, вы будете уверены в том, что купили надежную батарею.
Формула внутреннего сопротивления батареи — введение и расчет
Внутреннее сопротивление — один из важных факторов, определяющих эффективность батареи. Внутреннее сопротивление — это величина сопротивления, вызванная протеканием тока. Он предлагается элементами и батареями как реакция на протекающий в них ток.
Внутреннее сопротивление батареи измеряется в Ом. Его также можно определить как электронное сопротивление и символическое сопротивление, в зависимости от типа сопротивления, которое обеспечивает батарея.
3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C
На сопротивление батареи влияет множество факторов. Электродвижущая сила и батарея также тесно связаны с внутренним сопротивлением батареи. Часто можно увидеть, что когда мы подключаем нагрузку к аккумулятору, происходит падение напряжения аккумулятора. Это падение напряжения связано с внутренним сопротивлением батареи.
Если вы хотите рассчитать внутреннее сопротивление аккумулятора, рекомендуется снимать показания при разомкнутой цепи и при подключении аккумулятора к нагрузке. Он предоставит вам правильную информацию о внутреннем сопротивлении батареи.
Правильная формула для расчета внутреннего сопротивления батареи
Рассчитать внутреннее сопротивление аккумулятора очень просто.
Простейшая формула
Когда дело доходит до расчета внутреннего сопротивления батареи, вы должны использовать общую формулу для всех регионов. Самая простая из используемых формул — e = I (r + R). При расчете внутреннего сопротивления батареи рекомендуется учитывать разность потенциалов между клеммами батареи.
Факторы, влияющие на внутреннее сопротивление
Вы также должны рассчитать электродвижущую силу. В данной формуле e — электродвижущая сила, обозначаемая током I, протекающим через оба вывода завода. R и r обозначают внутреннее сопротивление на обоих выводах.
Решив приведенную выше формулу, вы можете найти правильное значение внутреннего сопротивления, присутствующего в любой батарее. Эта формула применима ко всем случаям. Однако его можно переставить в соответствии с состоянием и ситуацией, заданными аккумулятором.
Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный
Тепловая энергия за счет внутреннего сопротивления
Электроны в батарее все время движутся. Из-за внутреннего сопротивления батареи часть электроэнергии преобразуется в тепловую. Всякий раз, когда вы видите, что ваша батарея нагревается через определенное время, это связано с внутренним сопротивлением батареи.
Альтернативные формулы
Вы также можете использовать другие формулы для определения внутреннего сопротивления в батарее, в том числе e — V = Ir. вы можете использовать эту формулу, когда указаны электродвижущая сила и напряжение, в то время как вам нужно рассчитать значение тока и сопротивления в батарее.
Переставить согласно условию
Вы также можете использовать формулу (e — V) / I = r. Это может быть случай, если вы хотите рассчитать сопротивление одной из клемм аккумулятора. Вы должны восстановить формулу в соответствии с данной ситуацией.
Как рассчитать внутреннее сопротивление батареи?
Определить внутреннее сопротивление батареи очень просто.
Подключите клеммы аккумулятора
Самый простой способ найти внутреннее сопротивление батареи — соединить клеммы батареи с нагрузкой. Он может предоставить вам правильную информацию о внутреннем сопротивлении батареи.
Используйте формулу
Вы также можете использовать вышеупомянутые формулы для определения внутреннего сопротивления батареи. Вы должны знать два значения для каждой формулы, чтобы найти внутреннее сопротивление, обеспечиваемое батареей. Вы можете использовать любую из вышеупомянутых формул в зависимости от данной вам ситуации.
Сравните открытые и замкнутые цепи.
Есть несколько способов рассчитать внутреннее сопротивление батареи.
Изучите падение напряжения
Если вы хотите рассчитать это практически, есть много способов. Вы можете тщательно проверить обрыв цепи и отметить напряжение аккумулятора. Как только вы подключите аккумулятор к любой из нагрузок, вы увидите внезапное падение напряжения.
Это падение напряжения происходит из-за внутреннего сопротивления батареи. Вы можете рассчитать внутреннее сопротивление по падению напряжения батареи. Если это падение напряжения выше, это означает, что батарея имеет более высокое внутреннее сопротивление. Однако, если падение напряжения не намного выше, это означает, что батарея не имеет достаточного внутреннего сопротивления.
Производительность батареи
Есть много других практических методов, которые вы можете использовать для расчета внутреннего сопротивления батареи. Характеристики батареи также многое расскажут о ее внутреннем сопротивлении. Внутреннее сопротивление каждой батареи очень важно для сохранения баланса между обоими выводами батареи.
Как найти внутреннее сопротивление?
Внутреннее сопротивление батареи можно найти, применив формулу для расчета внутреннего сопротивления батареи.
Используйте формулу
Формулу можно составить в соответствии с качеством батареи, которую вы хотите рассчитать. Вы также можете использовать любой из практических методов, которые уже упомянуты в тексте выше.
Используйте практический метод.
Есть два способа рассчитать внутреннее сопротивление аккумулятора. Вы можете рассчитать его теоретически, если знаете его значения. Вы также можете использовать практические методы для проверки внутреннего сопротивления аккумулятора.
Заключение
Некоторые из методов, эффективных для определения внутреннего сопротивления батареи, обсуждаются в вышеупомянутом тексте. Вы можете определить точное внутреннее сопротивление батареи, если будете достаточно бдительны, чтобы знать точные значения.
Вы можете использовать формулу, а также использовать практические методы, чтобы получить достоверное число для внутреннего сопротивления. Внутреннее сопротивление всегда находится между обоими выводами батареи. Вам необходимо получить эти базовые знания об аккумуляторах, прежде чем использовать их по назначению.
- Предыдущая статья: Внутри автомобильного зарядного устройства, химическая реакция и металл
- Следующая статья: Изобретатель батареи — держатель и радио