Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора

Тема внутреннего сопротивления достаточно новая для автомобильных аккумуляторов. Раньше его можно было измерить с помощью кустарных методов, сейчас же на помощь приходят современные приборы, которые позволяют узнать данные за несколько минут. Какой бы метод вы не выбрали, эта характеристика крайне важна при покупке и эксплуатации АКБ. Поэтому сегодня мы разберем эту тему подробнее.

Это показатель, который характеризует сопротивление электрического приемника проходящему по нему зарядному или разрядному току. При этом полное внутреннее сопротивление АКБ состоит из:

  • омического сопротивления — это сопротивление всех элементов АКБ: свинцовых пластин, сепаратора, электродов, сварных соединений, токовыводов и жидкого электролита.
  • сопротивления поляризации, сформированного из-за изменения электрических потенциалов при движении тока.

Внутреннее сопротивление – это не статичный показатель, он отражает и время службы АКБ, и температуру, и уровень сульфатизации в аккумуляторе, а также износ отдельных элементов – клемм и контактов внутри устройства.

Так, электродвижущая сила нового аккумулятора составляет 13,5 вольт, однако из-за внутреннего сопротивления этот показатель падает до 12,7 вольт. И чем «старше» АКБ, тем большее сопротивление он будет показывать по мере эксплуатации. Также высокое сопротивление имеют новые аккумуляторы, если при их хранении или транспортировке были существенные нарушения.

Что влияет на внутреннее сопротивление АКБ?

Первый фактор – это износ составных элементов АКБ. Причем происходит это из-за регулярной эксплуатации и сульфатизации, которая уменьшает «рабочую» площадь свинцовых пластин и увеличивает сопротивление.

Второй фактор – это разряд аккумулятора, при котором сопротивление электролита и электродов возрастает. В процессе химической реакции активная масса на свинцовых решетках сокращается, что уменьшает площадь их активной поверхности. Поэтому разряженный аккумулятор имеет сопротивление в два раза больше, чем заряженный.

Таблица плотности электролита

К третьему фактору относится прямо пропорциональная зависимость сопротивления от температуры. То есть, чем выше температура, тем выше скорость диффузии ионов в электролите. И наоборот — при низких температурах внутреннее сопротивление возрастает. Идеальная реакция в электролите происходит при 15 градусах и плотности жидкости 1,25 г/см3.

При -40 градусах электролит показывает сопротивление в 8 раз больше, чем при температуре в -30 градусов. Пластиковые сепараторы тоже не отстают – при падении температуры в 10 градусов их сопротивление увеличивается примерно в четыре раза.

И, наконец, четвертый фактор – это емкость аккумулятора. Большая емкость АКБ подразумевает бОльшую площадь свинцовых пластин и объем электролита, а значит сопротивление в них будет меньше.

Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора и батарейки

Но стоит забывать про небольшие АКБ, в которых токоотводы изготовлены по технологии экспандинга. Такие модели обладают меньшей емкостью и весом, но рабочая поверхность пластин у них больше. А значит и параметры токопроводимости лучше.

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

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

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

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.

Какое должно быть внутреннее сопротивление аккумулятора?

Нормальное внутреннее сопротивление исправного заряженного автомобильного аккумулятора с жидким электролитом находится в пределах 4-6 мОм. У AGM оно ниже за счёт специфического устройства — 3-4 мОм. Через 4 года эксплуатации этот параметр может увеличиться до 13-15 мОм. В таком состоянии АКБ ещё способна кое-как работать, но многого от неё ждать не стоит. Если внутреннее сопротивление кислотного аккумулятора превышает 20-30 мОм — он считается непригодным для дальнейшей эксплуатации.

Измерить внутреннее сопротивление АКБ при помощи обычного омметра невозможно. Обусловлено это тем, что аккумулятор — это не только резистор, но и включённый с ним последовательно источник ЭДС. Самый простой и доступный способ найти внутреннее сопротивление аккумулятора — это измерить падение напряжение на его выводах под известной нагрузкой. Затем, используя закон Ома, рассчитать сопротивление по этой формуле:

R = U / I ;

где R — внутреннее сопротивление АКБ;

U — падение напряжения под известной нагрузкой;

I — известная нагрузка.

Этот метод программно заложен в тестерах внутреннего сопротивления аккумуляторов. Также его можно применить для расчёта при помощи простого мультиметра.

Специальный тестер АКБ

Измерение внутреннего сопротивления АКБ при помощи специального тестера — это самый простой и достаточно точный способ. В прибор нужно ввести исходные данные и подключить его к выводам аккумулятора. Тестер измерит напряжение без нагрузки, затем нагрузит АКБ небольшим током, и по падению напряжения рассчитает внутреннее сопротивление.

Тестер АКБ

Большинство тестеров для автомобильных аккумуляторов попутно отображают максимальный пусковой ток и «здоровье». Как рассчитываются эти показания? Для вычисления максимального пускового тока прибор использует измеренное внутреннее сопротивление и введённое пользователем номинальное значение, указанное на этикетке АКБ.

Важно понимать, что тестеры подобного плана не нагружают АКБ током под 600 А. Они этот параметр рассчитывают. Аналогичным образом рассчитывается «здоровье» аккумулятора в процентах.

Что нужно ещё знать об этих приборах? Внутреннее сопротивление они измеряют вполне точно, и их показаниям можно доверять. Что же касается максимального пускового тока и «здоровья», то по этим показаниям можно доверять 50 на 50. Всё потому, что прибор с описанным алгоритмом работы напрямую ток холодной прокрутки не измеряет, а рассчитывает его на основании внутреннего сопротивления и введённого пользователем номинального значения.

Это означает только одно. Если тестер внутреннего сопротивления показывает большой пусковой ток и 100% «здоровье», то это не гарантирует, что перед вами батарея в идеальном состоянии. В половине случаев такой аккумулятор может не пройти проверку нагрузочной вилкой, а также измерение реальной ёмкости путём разряда. Особенно, если речь идёт о проверке далеко не новой АКБ. В случае выбора нового аккумулятора подобный подвох встречается крайне редко.

Мультиметр

Для измерения внутреннего сопротивления аккумулятора понадобится мультиметр и какая-нибудь нагрузка известной мощности. Проще всего использовать автомобильную лампу из фары. Чтобы узнать, какой ток она потребляет, нужно мощность разделить на номинальное напряжение АКБ. Например, автомобильная галогеновая лампа ближнего света на 50 Вт потребляет ток 50 : 12 = 4 А. Чтобы получить более точные данные, можно подключить последовательно с нагрузкой амперметр.

Внутреннее сопротивление аккумулятора измеряется по следующему алгоритму:

  1. Включите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения в пределах 20 В.
  2. Подсоедините щупы к выводам АКБ.
  3. Подключите к аккумулятору нагрузку.
  4. Дождитесь стабилизации напряжения и зафиксируйте его (обычно 3-5 секунд).
  5. Отключите нагрузку.
  6. Зафиксируйте напряжение без нагрузки.
  7. Рассчитайте разницу между напряжением без нагрузки и с нагрузкой.
  8. Разделите полученное падение напряжения на ток, потребляемый нагрузкой.

Рассчитанное значение и будет искомым внутренним сопротивлением АКБ.

Примечание. Чтобы получить корректные данные этим способом, измерения следует проводить на отстоявшейся батарее при температуре +20 градусов Цельсия. Если аккумулятор только что заряжался от генератора или стационарного зарядного устройства, расчёты будут не очень точными. То же самое будет в случае «холодного» аккумулятора.

10 фактов о внутреннем сопротивлении АКБ

В завершение предлагаю не всем очевидные факты о внутреннем сопротивлении АКБ:

  1. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем лучше.
  2. Аккумулятор с нормальным внутренним сопротивлением способен заряжаться большими токами с меньшим нагревом.
  3. В половине случаев АКБ с низким сопротивлением способна выдавать большой ток холодной прокрутки.
  4. По внутреннему сопротивлению нельзя точно определить ёмкость АКБ. Такие тестеры тоже есть, но их показаниям слепо доверять не стоит, так как они не измеряют реальную ёмкость, а лишь рассчитывают её.
  5. Не всякая батарея способна выдавать большой пусковой ток при низком внутреннем сопротивлении.
  6. Только в половине случаев оценка остаточного ресурса АКБ на основании внутреннего сопротивления является корректной.
  7. Измерение внутреннего сопротивления полезно делать при выборе нового аккумулятора.
  8. Сопротивление целесообразно измерять при проведении десульфатации АКБ. Если после очередного цикла оно уменьшилось, значит процедуру можно считать успешной.
  9. Внутреннее сопротивление аккумулятора невозможно измерить простым омметром.
  10. Для измерения требуется специальный прибор или вольтметр с известной нагрузкой.

В целом, внутреннее сопротивление аккумулятора — это важная и полезная характеристика. Она позволяет исключить покупку брака при выборе новой батареи, оценить примерное «здоровье» АКБ после нескольких лет эксплуатации. Это хороший наглядный инструмент, если вы решаете проблему, когда не повышается плотность электролита при зарядке АКБ.

Стоит ли покупать недешёвый тестер внутреннего сопротивления аккумулятора? Если вы занимаетесь обслуживанием АКБ профессионально, то у вас такой прибор однозначного должен быть. Это как с ареометром и рефрактометром. Простому автолюбителю такой тестер не очень нужен. При желании узнать внутреннее сопротивление своего аккумулятора вы сможете это сделать достаточно точно при помощи мультиметра и лампочки из фары.

Какое должно быть внутреннее сопротивление аккумулятора?

Нормальное внутреннее сопротивление исправного заряженного автомобильного аккумулятора с жидким электролитом находится в пределах 4-6 мОм. У AGM оно ниже за счёт специфического устройства — 3-4 мОм. Через 4 года эксплуатации этот параметр может увеличиться до 13-15 мОм. В таком состоянии АКБ ещё способна кое-как работать, но многого от неё ждать не стоит. Если внутреннее сопротивление кислотного аккумулятора превышает 20-30 мОм — он считается непригодным для дальнейшей эксплуатации.

Измерить внутреннее сопротивление АКБ при помощи обычного омметра невозможно. Обусловлено это тем, что аккумулятор — это не только резистор, но и включённый с ним последовательно источник ЭДС. Самый простой и доступный способ найти внутреннее сопротивление аккумулятора — это измерить падение напряжение на его выводах под известной нагрузкой. Затем, используя закон Ома, рассчитать сопротивление по этой формуле:

R = U / I ;

где R — внутреннее сопротивление АКБ;

U — падение напряжения под известной нагрузкой;

I — известная нагрузка.

Этот метод программно заложен в тестерах внутреннего сопротивления аккумуляторов. Также его можно применить для расчёта при помощи простого мультиметра.

Специальный тестер АКБ

Измерение внутреннего сопротивления АКБ при помощи специального тестера — это самый простой и достаточно точный способ. В прибор нужно ввести исходные данные и подключить его к выводам аккумулятора. Тестер измерит напряжение без нагрузки, затем нагрузит АКБ небольшим током, и по падению напряжения рассчитает внутреннее сопротивление.

Тестер АКБ

Большинство тестеров для автомобильных аккумуляторов попутно отображают максимальный пусковой ток и «здоровье». Как рассчитываются эти показания? Для вычисления максимального пускового тока прибор использует измеренное внутреннее сопротивление и введённое пользователем номинальное значение, указанное на этикетке АКБ.

Важно понимать, что тестеры подобного плана не нагружают АКБ током под 600 А. Они этот параметр рассчитывают. Аналогичным образом рассчитывается «здоровье» аккумулятора в процентах.

Что нужно ещё знать об этих приборах? Внутреннее сопротивление они измеряют вполне точно, и их показаниям можно доверять. Что же касается максимального пускового тока и «здоровья», то по этим показаниям можно доверять 50 на 50. Всё потому, что прибор с описанным алгоритмом работы напрямую ток холодной прокрутки не измеряет, а рассчитывает его на основании внутреннего сопротивления и введённого пользователем номинального значения.

Это означает только одно. Если тестер внутреннего сопротивления показывает большой пусковой ток и 100% «здоровье», то это не гарантирует, что перед вами батарея в идеальном состоянии. В половине случаев такой аккумулятор может не пройти проверку нагрузочной вилкой, а также измерение реальной ёмкости путём разряда. Особенно, если речь идёт о проверке далеко не новой АКБ. В случае выбора нового аккумулятора подобный подвох встречается крайне редко.

Мультиметр

Для измерения внутреннего сопротивления аккумулятора понадобится мультиметр и какая-нибудь нагрузка известной мощности. Проще всего использовать автомобильную лампу из фары. Чтобы узнать, какой ток она потребляет, нужно мощность разделить на номинальное напряжение АКБ. Например, автомобильная галогеновая лампа ближнего света на 50 Вт потребляет ток 50 : 12 = 4 А. Чтобы получить более точные данные, можно подключить последовательно с нагрузкой амперметр.

Внутреннее сопротивление аккумулятора измеряется по следующему алгоритму:

  1. Включите мультиметр в режим измерения постоянного напряжения в пределах 20 В.
  2. Подсоедините щупы к выводам АКБ.
  3. Подключите к аккумулятору нагрузку.
  4. Дождитесь стабилизации напряжения и зафиксируйте его (обычно 3-5 секунд).
  5. Отключите нагрузку.
  6. Зафиксируйте напряжение без нагрузки.
  7. Рассчитайте разницу между напряжением без нагрузки и с нагрузкой.
  8. Разделите полученное падение напряжения на ток, потребляемый нагрузкой.

Рассчитанное значение и будет искомым внутренним сопротивлением АКБ.

Примечание. Чтобы получить корректные данные этим способом, измерения следует проводить на отстоявшейся батарее при температуре +20 градусов Цельсия. Если аккумулятор только что заряжался от генератора или стационарного зарядного устройства, расчёты будут не очень точными. То же самое будет в случае «холодного» аккумулятора.

10 фактов о внутреннем сопротивлении АКБ

В завершение предлагаю не всем очевидные факты о внутреннем сопротивлении АКБ:

  1. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем лучше.
  2. Аккумулятор с нормальным внутренним сопротивлением способен заряжаться большими токами с меньшим нагревом.
  3. В половине случаев АКБ с низким сопротивлением способна выдавать большой ток холодной прокрутки.
  4. По внутреннему сопротивлению нельзя точно определить ёмкость АКБ. Такие тестеры тоже есть, но их показаниям слепо доверять не стоит, так как они не измеряют реальную ёмкость, а лишь рассчитывают её.
  5. Не всякая батарея способна выдавать большой пусковой ток при низком внутреннем сопротивлении.
  6. Только в половине случаев оценка остаточного ресурса АКБ на основании внутреннего сопротивления является корректной.
  7. Измерение внутреннего сопротивления полезно делать при выборе нового аккумулятора.
  8. Сопротивление целесообразно измерять при проведении десульфатации АКБ. Если после очередного цикла оно уменьшилось, значит процедуру можно считать успешной.
  9. Внутреннее сопротивление аккумулятора невозможно измерить простым омметром.
  10. Для измерения требуется специальный прибор или вольтметр с известной нагрузкой.

В целом, внутреннее сопротивление аккумулятора — это важная и полезная характеристика. Она позволяет исключить покупку брака при выборе новой батареи, оценить примерное «здоровье» АКБ после нескольких лет эксплуатации. Это хороший наглядный инструмент, если вы решаете проблему, когда не повышается плотность электролита при зарядке АКБ.

Стоит ли покупать недешёвый тестер внутреннего сопротивления аккумулятора? Если вы занимаетесь обслуживанием АКБ профессионально, то у вас такой прибор однозначного должен быть. Это как с ареометром и рефрактометром. Простому автолюбителю такой тестер не очень нужен. При желании узнать внутреннее сопротивление своего аккумулятора вы сможете это сделать достаточно точно при помощи мультиметра и лампочки из фары.

На что влияет внутреннее сопротивление?

От этого параметра зависит склонность элементов питания к нагреву при токовых нагрузках. При высоких значениях внутреннего сопротивления прохождение тока затрудняется, происходит нагрев элементов и еще больше снижается токоотдача. При использовании в мощном оборудовании из-за перегрева срабатывает плата защиты и происходит отключение АКБ от нагрузки. Поэтому при выборе элементов питания необходимо сопоставлять их внутреннее сопротивление и мощность подключаемого электрооборудования.

Например, для использования в электронных сигаретах, шуруповертах и электротранспорте нужны АКБ с низким сопротивлением. Из-за хорошей токоотдачи их называют высокотоковыми. Например, у аккумуляторов 18650 Samsung с рабочими токами 15 А внутреннее сопротивление находится в диапазоне 12–15 мОм. Это низкие значения, характерные для высокотоковых элементов. Средними считаются показатели 35–42 мОм. Они рассчитаны на меньшие токовые нагрузки.

От чего зависит Rвн?

прибор для испытаний акб

Внутреннее сопротивление элементов питания зависит от их химического состава, уровня заряженности, нагрузки, температуры и особенно увеличивается при использовании на морозе. В таких условиях химические процессы протекают медленнее, особенно у Li-ion и Li-Pol элементов. Модели типа LiFePO4 и LTO более адаптированы для работы при низких температурах, т.к. у них внутреннее сопротивление увеличивается незначительно.

Последовательность измерений

Попытаемся понять далее, на что влияет тот или иной параметр при выборе схемы для АКБ.

Идеальную схему аккумуляторной батареи, изображённую на рисунке выше, напрямую использовать нельзя, потому что изменение значения RDC не повлияет на напряжение между клеммами. Более адекватным будет вариант с дополнительным резистором Rt, который последовательно подключён к клеммам источника.

Поскольку через внутренний резистор Rt не протекает ток, то падение напряжения на нём равно 0 В., следовательно, можно предположить, что напряжение обратного хода VOC будет соответствовать условиям идеального источника.

При подключении нагрузки к аккумулятору напряжение на клеммах уменьшается. Мы можем рассчитать искомый параметр, если снимем показания напряжения холостого хода и с подключённой нагрузкой.

Сборка аккумуляторных элементов в блоки и модули

Сборка аккумуляторных элементов в блоки и модули

Померить внутреннее сопротивление своими руками получится с разным успехом, ведь на эту величину влияют возраст аккумулятора и температура, при которой он работает. Поэтому измерить внутреннее сопротивление аккумулятора возможно, но результат в зависимости от указанных факторов всегда будет разным.

Например, без нагрузки замер напряжение аккумулятора показал величину 13.5 В. Тогда при токе 10 А, напряжение полной нагрузки равно 13.25 В. Разница напряжения составляет 0.25 В при силе тока 10 А. Получается, что 0.025 Ом и будет значением внутреннего сопротивления r данного АКБ.

Ещё ряд примеров:

  1. Разность потенциалов на клеммах при отсутствии тока в цепи должно быть равным 3 В. Когда протекает ток I = 0.37 А, разность потенциалов падает до 2.8 В. Определить r элемента.

Иначе, Е – V = Ir или (Е – V)/I = r.

r = (3.0 – 2.8)/0.37 = 0.54 (Ом).

Тестирование аккумуляторных батарей на заводе

Тестирование аккумуляторных батарей на заводе

  1. Разность потенциалов в имеющейся сети зарядной станции равна U = 20 В. Чему равно внутреннее сопротивление аккумулятора, если при токе I = 7 А, мощность батареи W составляет 135 Вт?

Wт = UI = 20 × 7 = 140 (Вт)

Разница определяется потерями, связанными с наличием собственного сопротивления системы:

ΔW = 140 – 135 = 5 (Вт)

Эквивалентная схема измерений

Эквивалентная схема измерений

Устройство кислотного аккумулятора Ni-MH не допускает снижения напряжения. Следовательно, искомое значение r при гарантированной ёмкости Ni-MH АКБ 40, 60 или любом другом количестве ампер-часов, составит:

  1. Измеритель подключён к Li-ion аккумулятору с ЭДС 50 В. Если при силе тока 15 А он даёт 48 В, то какое должно быть r в этом случае?

Разница r = (50 – 48)/15 = 0.133 (Ом).

  1. К аккумулятору с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением r=0.5 Ом, подключена лампа с сопротивлением R=100 Ом. Чему равна сила такой электроцепи?

Поэтому I = ЭДС/(R + r)

I = 12/(100 + 0.5) = 0.119 (А).

Часто встречающиеся вопросы

  1. Что такое литий-полимерные аккумуляторы для Ардуино?

Разновидность Li-ion аккумулятора, где электролитом является полимер. Считаются пожаро- и взрывоопасными, хотя быстро заряжаются.

  1. Как проверить и определить срок годности батарейки с помощью мультиметра?

Подключить плюс и минус к клеммам омметра и измерить фактическое напряжение, которое должно составлять не менее 90% номинальной величины.

Проверка акб тестером

Проверка акб тестером

  1. Возможно ли измерение внутреннего сопротивления аккумулятора типа 18650 мультиметром?

Да, возможно. Замерить данный параметр можно при помощи любого универсального тестера.

  1. При последовательном соединении аккумуляторов разного вида, получена цепь с ЭДС 12 В. Как это повлияет на значение r?

В такой схеме, состоящей из разных элементов, измеренное r будет суммарным значением. При этом оно не должно быть выше r каждого из элементов такой последовательной цепи.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий