Jak Mierzyć Wewnętrzne Oporu Baterii: Metody i Konsekwencje | PL
Wewnętrzny opór dostarcza cenne informacje na temat stanu baterii, zwłaszcza gdy wysoka wartość wskazuje na końcówkę jej życia, szczególnie w przypadku systemów opartych na niklu. Ważne jest jednak zauważenie, że pomiar oporu nie jest jedynym wskaźnikiem wydajności. Dla baterii ołowiowo-kwasowych wartości oporu mogą się różnić o 5–10% między partiami, zwłaszcza w przypadku jednostek stacjonarnych. Ze względu na tę szeroką tolerancję, metoda oporu działa najlepiej porównując odczyty danej baterii od momentu jej powstania do emerytury. Załogi serwisowe są proszone o zrobienie zdjęcia każdej komórki lub bloku podczas instalacji, a następnie mierzenie subtelnych zmian w miarę starzenia się komórek.
Istnieje przekonanie, że opór wewnętrzny jest związany z pojemnością, ale jest to nieprawdziwe. Opór nowoczesnych baterii ołowiowo-kwasowych i litowo-jonowych pozostaje stabilny przez większość życia użytkowego. Lepsze dodatki do elektrolitu zmniejszyły problemy z wewnętrzną korozją, która wpływa na opór. Ta korozja jest również znana jako reakcje pasożytnicze w elektrolicie i elektrodach.
Opór nie ujawnia stanu zdrowia baterii i często pozostaje stabilny w trakcie użytkowania i starzenia.
Test cyklu na bateriach litowo-jonowych przy 1C:
Ładowanie: 1 500mA do 4,2V, 25°C Rozładowanie: 1 500 do 2,75V, 25°C
Co to jest Impedancja?
Zanim przejdziemy do różnych metod pomiaru oporu wewnętrznego baterii, zastanówmy się, co oznacza opór elektryczny i zrozummy różnicę między czystym oporem (R) a impedancją (Z). R to czysty opór, a Z obejmuje elementy reaktywne, takie jak cewki i kondensatory. Oba odczyty uzyskuje się w ohmach (Ω), jednostce miary sięgającej czasów niemieckiego fizyka Georga Simona Ohma, który żył w latach 1798–1854.
Elektryczny opór czystego obciążenia, takiego jak grzałka, nie ma reaktancji. Napięcie i prąd płyną jednocześnie, i nie ma zaawansowanej ani opóźnionej fazy. Opór ohmski jest taki sam przy prądzie stałym (DC) i prądzie zmiennym (AC). Wskaźnik mocy (pf) wynosi 1, co zapewnia najbardziej dokładne pomiar zużywanej mocy.
Większość obciążeń elektrycznych jest reaktywna i składa się z reaktancji pojemnościowej (kondensator) i reaktancji indukcyjnej (cewka). Bateria ma opór, pojemność i indukcyjność, a termin impedancji obejmuje wszystkie trzy w jednym modelu. Impedancję najlepiej można zobaczyć na modelu Randlesa, który obejmuje rezystory R1 i R2 oraz kondensator C. Reaktancję indukcyjną zazwyczaj pomija się, ponieważ odgrywa znikomą rolę w baterii, zwłaszcza przy niskiej częstotliwości.
Całkowity opór baterii składa się z oporu ohmskiego oraz reaktancji indukcyjnej i pojemnościowej. Diagram i wartości elektryczne różnią się dla każdej baterii.
- R1 = Opór wewnętrzny; R2 = Przeniesienie ładunku
- C1 = Kondensator podwójnej warstwy
Metody Pomiaru Wewnętrznego Oporu
Istnieje kilka metod pomiaru oporu wewnętrznego, z których każda ma swoje zalety i ograniczenia.
Metoda obciążenia DC
Pomiar ohmów to jedna z najstarszych i najbardziej niezawodnych metod testowych. Bateria otrzymuje krótkie rozładowanie przez sekundę lub dłużej. Prąd obciążenia dla małej baterii wynosi 1A lub mniej; dla baterii rozruchowej może wynosić 50A lub więcej. Woltomierz mierzy napięcie obwodu otwartego (OCV) bez obciążenia, a następnie drugi odczyt z obciążeniem; zgodnie z prawem Ohma oblicza się wartość oporu (różnica napięć podzielona przez prąd równa oporowi).
Pomiary obciążenia DC sprawdzają się do sprawdzania dużych baterii stacjonarnych, a odczyty ohmskie urządzenia są bardzo dokładne i powtarzalne. Zaawansowane instrumenty testowe twierdzą, że odczyty oporu wynoszą 10 mikro-ohmów. Wiele warsztatów używa stosu węgla do pomiaru baterii rozruchowych, a doświadczony mechanik uzyskuje dość dobrą ocenę baterii.
Metoda obciążenia DC ma ograniczenia, ponieważ łączy R1 i R2 modelu Randlesa w jedno połączone rezystor i ignoruje kondensator. "C" to ważny składnik baterii, który reprezentuje 1,5 farada na pojemność 100Ah. W zasadzie metoda DC widzi baterię jako rezystor i może dostarczać tylko odniesienia ohmskie. Ponadto metoda obciążenia DC uzyskuje podobne odczyty zarówno z dobrej baterii, która jest częściowo naładowana, jak i z kiepskiej baterii, która jest w pełni naładowana. Szacunki stanu naładowania i pojemności nie są możliwe.
Metoda obciążenia DC dwupoziomowego oferuje alternatywną metodę, stosując dwie sekwencyjne rozładowania o różnych prądach i czasie trwania. Bateria najpierw rozładowuje się prądem niskim przez 10 sekund, a następnie prądem wyższym przez 3 sekundy; zgodnie z prawem Ohma oblicza się wartości oporu. Ocena sygnatury napięcia w dwóch warunkach obciążenia oferuje dodatkowe informacje na temat baterii, ale wartości są czysto oporowe i nie ujawniają oszacowań stanu naładowania ani pojemności. Test obciążenia to preferowana metoda dla baterii zasilających obciążenia DC.
Metoda obciążenia DC dwupoziomowego jest zgodna ze standardami IEC 61951-1:2005 i zapewnia realistyczne warunki testowe dla wielu zastosowań baterii DC.
Przewodność AC
Pomiar przewodności do oceny baterii rozruchowych został po raz pierwszy zgłoszony przez Keitha Champlina w 1975 roku, demonstrując liniową korelację między testem obciążenia a przewodnością. Wstrzykując częstotliwość około 90 herców, reaktancja pojemnościowa i indukcyjna zbiegają się w przypadku baterii ołowiowo-kwasowej o pojemności 70–90 Ah, co skutkuje znikomym opóźnieniem napięcia, które minimalizuje reaktancję. (Ta częstotliwość rośnie w przypadku mniejszej baterii i maleje w przypadku większego zestawu.) Mierniki przewodności AC są powszechnie stosowane w warsztatach samochodowych do pomiaru Cold Cranking Amps (CCA). Test ohmowy o częstotliwości 1 000 Hz to inna powszechna metoda. Sygnał 1 000 Hz pobudza baterię, a zgodnie z prawem Ohma oblicza się opór. Należy zauważyć, że metoda AC pokazuje różne wartości w porównaniu z metodami DC podczas pomiaru oporu reaktywnego, a obie odczyty są poprawne.
Na przykład litowo-jon w komórce 18650 produkuje około 36 mOhm z sygnałem AC o częstotliwości 1 000 Hz i około 110 mOhm z obciążeniem DC. Ponieważ obie odczyty są poprawne, ale znacznie różnią się od siebie, użytkownik musi uwzględnić zastosowanie. Metoda obciążenia impulsowego prądem stałym dostarcza wartościowe odczyty dla aplikacji DC, takiej jak grzałka lub żarówka żarowa, podczas gdy metoda 1 000 Hz lepiej odzwierciedla wymagania wydajności obciążenia cyfrowego, takie jak przenośne komputery i telefony komórkowe, które w dużej mierze zależą od właściwości pojemnościowych baterii.
Metoda 1 000 Hz dostarcza odczytów oporu reaktywnego. Była to preferowana metoda do robienia migawek impedancji baterii zasilających urządzenia cyfrowe.
Elektrochemiczna Spektroskopia Impedancyjna (EIS)
Laboratoria badawcze używają EIS od wielu lat do oceny charakterystyk baterii. Wysokie koszty sprzętu, długie czasy testów i konieczność szkolenia specjalistów do interpretacji dużej ilości danych ograniczyły tę technologię do środowisk laboratoryjnych. EIS odczytuje wartości R1, R2 i C w modelu Randlesa; jednak skorelowanie tych danych z CCA i oszacowaniami pojemności wymaga złożonego modelowania.
R1, R2 i C są mierzone oddzielnie, co umożliwia pomiar stanu naładowania i pojemności.
Podsumowanie
Wybór odpowiedniej metody pomiaru wewnętrznego oporu zależy od typu baterii i przeznaczenia. Choć tradycyjne metody, takie jak metoda obciążenia DC, pozostają niezawodne, nowoczesne techniki, takie jak EIS, oferują bardziej szczegółowe spojrzenie, choć przy wyższych kosztach.
Featured collection
-
DonosHome DH77 2-in-1 OBD2 Scanner+Battery Tester 5-36V 20-3300 CCA >99.8% Accuracy 3.2" Colors Screen OBD2/EOBD Diagnostic Tool Engine Code Reader EVAP Digital Diagnosis DTC for Car Motorcycle&Truck
DonosHome原价 €118,95原价 €118,95 - 原价 €118,95原价 €118,95现价 €99,95€99,95 - €99,95现价 €99,95有存货About this item 【2-in-1 OBD2 Scanner&Battery Tester】DonosHome DH77 is suitable for 5-36V batteries from 20 up to 3300CCA; The DH77 not only co...
查看完整细节原价 €118,95原价 €118,95 - 原价 €118,95原价 €118,95现价 €99,95€99,95 - €99,95现价 €99,95特价 -
DonosHome DH300 multifunctional OBD2 tool,3-in-1 OBD2 Scanner+Battery System Tester+Voltmeter,OBD2 Code Reader,Diagnostic Tool,Enhanced Check and Reset Engine Light Fault,Voltmeter,Freeze Frame,DTC Lookup,I/M Readines,Charging/Cranking Test,Car Since 1996
Donoshome原价 €52,95原价 €52,95 - 原价 €52,95原价 €52,95现价 €43,95€43,95 - €43,95现价 €43,95有存货【Unique & Beautiful Appearance Design】Full-color LCD screen with multiple clear icons displayed in the menu, allowing us to analyze data intu...
查看完整细节原价 €52,95原价 €52,95 - 原价 €52,95原价 €52,95现价 €43,95€43,95 - €43,95现价 €43,95特价 -
DonosHome AT500 Upgraded multifunctional OBD2 tool,3-in-1 OBD2 Scanner+Battery System Tester+Voltmeter,OBD2 Scanner Diagnostic Engine Fault Code,Battery Indicator,Voltmeter,Freeze Frame,DTC Lookup,O2 Sensor,I/M Readiness Cranking Test, Car Since 1996
Donoshome原价 €65,95原价 €65,95 - 原价 €65,95原价 €65,95现价 €62,95€62,95 - €62,95现价 €62,95有存货About this item 【Powerful OBD2 Scanner】Our DonosHome AT500 OBDII code reader empowers amateur mechanics to act like professionals, enabling them t...
查看完整细节原价 €65,95原价 €65,95 - 原价 €65,95原价 €65,95现价 €62,95€62,95 - €62,95现价 €62,95特价
发表评论