Расчет внутреннего сопротивления батареи: что это такое, как измерить самостоятельно и определить ЭДС, что значит и какое должно быть в норме – Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора

Содержание

от чего зависит, на что влияет

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление аккумулятора
Вне зависимости от типа электрического приемника, каждый из них всегда имеет внутреннее сопротивление. Постоянно проверяя сопротивление аккумулятора, владелец может оставаться уверенным в его работоспособности. Когда возникает значительный разброс показателей, в лучшем случае это станет причиной поломки батареи. В худшем – сломаются потребители на самом автомобиле.

Что это такое?

Внутреннее сопротивление аккумулятора варьируется в разных пределах, исходя из пористости, конструкции и геометрии решетки, типа используемых электродов, наличия легирующих веществ, качества обмазки и качества электрического контакта. Сопротивление между губчатым свинцом и решеткой отрицательных электродов находится на примерно одинаковом уровне. Но при этом перекись свинца, нанесенная на поверхности решетки положительных электродов, имеет примерно в десять тысяч раз большее сопротивление.

В общей сложности, внутренним сопротивлением батареи является величина поляризации, которая оказывается напряжению, протекающему внутри. Нет никакого значения в том, о каком именно токе идет речь – разрядном или зарядном. Показатель варьируется в разных пределах, в зависимости от наименования элемента внутри батареи. Собственное значение всегда имеет электролит, сепараторы и электродные решетки.

Важно! На приведенных выше элементах влияет целый ряд факторов, вследствие чего внутреннее сопротивление батареи бывает разным, в зависимости от типа аккумуляторов. Поэтому никогда не будет лишним внимательно ознакомиться с текущими показателями.

Связь с проводимостью аккумулятора?

Сопротивление имеет обратную величину – проводимость. Тут необходимо помнить о взаимосвязи между проводимостью и сопротивлением – первый параметр всегда является обратным второму.

При измерении проводимости используется специальная единица – Сименс.

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумулятора?

Когда свинцово-кислотный аккумулятор разряжается, на электродах начинает выделяться сульфат свинца. Его появление негативно сказывается на проводимости пластин, вследствие чего они сильнее сопротивляются передаче тока. Также стоит отметить, что сульфату свинца свойственно откладываться в порах, где обмазываются пластины. Из электролита хуже происходит диффузия серной кислоты. Когда разрядка аккумулятора на свинцово-кислотной основе доходит до своего завершения, уровень сопротивления сразу же увеличивается до показателя, в два-три раза превышающего номинальный. При повторном пополнении источника питания энергией сульфат свинца растворяется. Результат – параметры восстанавливаются до первоначального уровня.

Внимание!

В автомобильных аккумуляторах показатель зависит от величины сопротивления используемого электролита. Это повышает зависимость от температуры жидкости внутри батареи и ее концентрации. Когда температура окружающей среды снижается до минимально допустимого уровня, автоматически электролитное сопротивление увеличивается. А когда электролит полностью замерзает, сопротивление достигает бесконечного значения.

Минимальная величина сопротивления достигается в том случае, если аккумулятор:

  • содержит внутри электролит, плотность которого составляет 1.225 грамм на кубический сантиметр;
  • эксплуатируется при температуре 15 градусов Цельсия.

Увеличив или уменьшив плотность, уровень сопротивления автоматически увеличивается. Следовательно, внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора неуклонно увеличивается.

Важно! Уровень сопротивления сепараторов может меняться исходя из пористости и толщины.

Не стоит забывать о том, что ток, протекающий через различные элементы аккумулятора, влияет на уровень сопротивления поляризации. Последняя, в свою очередь, появляется по ряду причин.

  1. Поверхность электрода и сам электролит – это элементы батареи, которым свойственно менять электродный потенциал.
  2. Когда ток проходит по системе, электролит меняет свою концентрацию. Чем ближе он находится к электродам, тем интенсивнее протекает данный процесс. Результат – изменение потенциалов электродов. При размыкании цепи и исчезновении тока уровень электродных потенциалов восстанавливается до первичного значения.

Свинцово-кислотные аккумуляторы характеризуются минимальным внутренним сопротивлением, если сравнивать их с иными популярными разновидностями АКБ. За счет этого они с легкостью отдают огромный ток в течение краткого промежутка времени (вплоть до 2000 А). Поэтому неудивительно, что они используются для питания стартеров автомобильных двигателей, учитывая, какая нагрузка приходится на систему на момент запуска.

Не будет лишним напомнить, что внутреннее сопротивление АКБ бывает разным, исходя из частоты. Какой именно ток – постоянный или переменный, не имеет значения. В рамках проведения ряда исследований, инициированных энтузиастами и учеными, было заметно, что свинцово-кислотный аккумулятор имел ярко выраженное сопротивление, когда на него подавался ток частотой 200-300 Гц.

Принцип и правила проверки

За основу возьмем обычную батарею свинцово-кислотного типа для легкового автомобиля, емкость которой составляет 55 ампер/час, а напряжение – 12 В. Когда ее заряжают до полного значения, батарея способна выдавать напряжение до 13 вольт. Теперь представим, что владелец решил подключить к источнику питания одноомный резистор. Будучи разомкнутым, аккумулятор способен выдавать 13 вольт. С теоретической точки зрения, ток должен быть на уровне 13 А. Но на практике показатель ниже – как правило, меньше 12.5 В. Что является причиной такого поведения? Все дело в том, что скорость протекания ионной диффузии внутри электролита не бесконечна.

Многие автомобилисты зачастую не знают, как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора. На рынке давно можно приобрести специальные устройства, позволяющие проверить текущую величину внутреннего сопротивления. За основу берется принцип взаимодействия внутреннего сопротивления и емкости батареи. При использовании нагрузочной вилки и прочей похожей аппаратуры проверка происходит только тогда, когда источник питания находится под нагрузкой. Это напоминает проверку сопротивления АКБ при постоянной величине тока. Другие измерители, которые задействуются на практике, показывают данные, опираясь на текущее состояние батареи. Также существует третья разновидность оборудования – измеритель спектров. Здесь появляется возможность сравнения спектров сопротивления АКБ, выдающей переменный ток различных частот. В зависимости от полученного показателя, после измерения хозяин может сделать выводы касательно состояния источника питания на момент диагностики.

В общей сложности, проверка внутреннего сопротивления способствует качественной оценке текущего состояния батареи. Чтобы владельцы не наделали грубых ошибок при диагностике, производители указывают величину допустимой частоты, при которой разрешено проверять проводимость. На этикетке параллельно указана величина тока, позволяющего проводить проверку. Когда вы определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора, то будете точно знать, что на итоговые показатели влияет сила и частота напряжения. Соответственно, после измерения проводимости невозможно будет получить количественные данные, посредством которых пользователь бы понял, как долго продержится батарея после очередных циклов разряда на нагрузку. Главой тому причиной является отсутствие логической зависимости между внутренним сопротивлением и емкостью источника питания.

Инновационный измеритель внутреннего сопротивления аккумуляторов работает по принципу оценки осциллограммы, полученной при проверке отклика батареи посредством сигнала специальной формы. Результат – возможность оперативной оценки остаточной емкости источника питания. В свою очередь, на базе оценки определяется старение и износ АКБ, продолжительность разрядки с учетом актуального состояния, а также оставшийся ресурс.

Кроме того, владелец может измерить мультиметром текущее сопротивление аккумулятора. Но прибор не сможет дать развернутую оценку остаточного ресурса.

Дополнительная информация

Проводить измерение внутреннего сопротивления аккумулятора автомобиля рекомендуется постоянно и своевременно. Качественная диагностика упрощает планирование замены. Ежегодно показатель повышается примерно на шесть процентов. Если он увеличивается более чем на восемь процентов, специалисты мастерской приступают к анализу нагрузки и эксплуатационных условий, в которых работает источник питания. Точность определения нарушений и дефектов зависит от метода диагностики.

Самым простым методом в плане реализации является подача переменного напряжения. Для этого используется трансформатор, ограничительный резистор, вольтметр и конденсатор. Длительность проверки варьируется в пределах от одного до двух часов. На протяжении этого отрезка времени оборудование устанавливает текущую величину напряжения. Задача вольтметра заключается в повышении точности полученного результата.

В рамках проверки проводимости с использованием переменного тока получается значение, состоящее из активного и реактивного показателя. Чтобы вывести требуемый результат, надо подготовить частотную зависимость. Реализация представленного метода сопровождается рядом сложностей из-за электрохимических процессов. Поэтому подача переменного напряжения через провода подойдет в том случае, если нужно составить общую оценку текущего состояния батареи.

В автомобильных мастерских и гаражных кооперативах пользуются методикой постоянной нагрузки. Особенность заключается в том, что в процессе тестирования батарею, находящуюся под постоянным напряжением, стремительно разряжают. Используя вольтметр, специалисты проверяют напряжение без нагрузки и с ее наличием. За основу при расчете берется закон Ома. Метод подходит в том случае, если объектом тестирования является крупногабаритная аккумуляторная батарея. При анализе используется высокоточная аппаратура, способная проверить проводимость аккумулятора и ряд других показателей. Возможно применение тестеров с наличием пленочно-угольного резистора.

Важно понимать, что в рамках реализации данной методики конденсатор не обращает никакого внимания на измерительный прибор. Поэтому при получении результатов оценке подлежит активная составляющая АКБ. Чтобы проверить старую батарею на проводимость и прочие параметры, этот метод не подойдет. Причина заключается в проблематичности установления истинного состояния. С другой стороны, никто не запрещает проверить сопротивление аккумулятора автомобиля и ЭДС при правильно подобранном напряжении.

 

Опираясь на информацию, изложенную выше, можно сделать следующие выводы. Проверка внутреннего сопротивления относится к категории обязательных диагностических процедур, при своевременном выполнении которой автомобилист сможет оценить текущее состояние источника питания. В рамках ее выполнения могут использоваться различные методы, исходя из назначения и характеристик АКБ.

Внутреннее сопротивление аккумулятора

1. Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора?

Возьмем свинцовый кислотный аккумулятор с емкостью 1 А*час и с номинальным напряжением 12 В. В полностью заряженном состоянии аккумулятор имеет напряжение примерно U = 13 В. Какой ток

I потечет через аккумулятор, если к нему подключить резистор с сопротивлением R=1 Ом? Нет, не 13 ампер, а несколько меньше — около 12.2 А. Почему? Если мы измерим напряжение на аккумуляторе, к которому подключен резистор, то увидим, что оно примерно равно 12.2 В — напряжение на аккумуляторе упало из-за того, что скорость диффузии ионов в электролите не бесконечно велика.

Электрики в своих расчетах привыкли составлять электрические цепи из элементов с несколькими полюсами. Условно, можно и аккумулятор представить в виде двухполюсника с ЭДС (электродвижущей силой — напряжением без нагрузки) E и внутренним сопротивлением r. При этом предполагается, что часть ЭДС аккумулятора падает на нагрузке, а другая часть — на внутреннем сопротивлении аккумулятора. Иначе говоря, предполагается, что верна формула:

E = ( R + r ) * I

Почему внутреннее сопротивление аккумулятора — условная величина? Потому что свинцовый аккумулятор — принципиально нелинейное устройство и его внутреннее сопротивление не остается постоянным, а изменяется в зависимости от нагрузки, заряженности аккумулятора и многих других параметров, о которых мы поговорим чуть позднее. Поэтому точные расчеты работы аккумуляторов нужно проводить, пользуясь разрядными кривыми, предоставляемыми производителем аккумуляторов, а не внутренним сопротивлением аккумулятора. Но для расчетов работы цепей, связанных с аккумулятором, внутреннее сопротивление аккумулятора использовать можно, отдавая себе каждый раз отчет в том, о какой величине идет речь: о внутреннем сопротивлении аккумулятора при зарядке или разряде, о внутреннем сопротивлении аккумулятора на постоянном токе или переменном, а если переменном, то какой частоты и т.д.

Теперь, вернувшись к нашему примеру, мы можем примерно определить внутреннее сопротивление аккумулятора 12 В, 1 А*час на постоянном токе.

r = ( E — U ) / I = (13В — 12.2В ) / 1А = 0.7 Ом.

2. Как связаны внутреннее сопротивление аккумулятора и проводимость аккумулятора?

По определению, проводимость — есть величина обратная сопротивлению. Поэтому и проводимость аккумулятора S обратна внутреннему сопротивлению аккумулятора r.

S = 1 / r

Единицей проводимости аккумулятора в системе СИ являются Сименсы (См).

3. От чего зависит внутреннее сопротивление аккумулятора?

Падение напряжения на свинцовом аккумуляторе не пропорционально разрядному току. При больших разрядных токах, диффузия ионов электролита происходит в свободном пространстве, а при маленьких токах разряда аккумулятора — сильно ограничивается порами активного вещества пластин аккумулятора. Поэтому внутреннее сопротивление аккумулятора при больших токах в несколько раз (для свинцового аккумулятора) меньше, чем внутреннее сопротивление того же аккумулятора при малых токах.

Как известно, аккумуляторы большой емкости больше и массивнее аккумуляторов малой емкости. У них больше рабочая поверхность пластин и больше пространства для диффузии электролита внутри аккумулятора. Поэтому внутреннее сопротивление аккумуляторов большой емкости меньше, чем внутреннее сопротивление аккумуляторов меньшей емкости.

Измерения внутреннего сопротивления аккумуляторов на постоянном и переменном токе показывают, что внутреннее сопротивление аккумулятора сильно зависит от частоты.

При высокой температуре скорость диффузии ионов электролита выше, чем при низкой. Эта зависимость имеет линейный характер. Она и определяет зависимость внутреннего сопротивления аккумулятора от температуры. При более высокой температуре, внутреннее сопротивление аккумулятора ниже, чем при низкой температуре.

Во время разряда аккумулятора, количество активной массы на пластинах аккумулятора уменьшается, что приводит к уменьшению активной поверхности пластин. Поэтому внутреннее сопротивление заряженного аккумулятора меньше, чем внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора.

4. Можно ли использовать внутреннее сопротивление аккумулятора для проверки аккумулятора?

Уже довольно давно известны приборы для проверки аккумуляторов, принцип действия которых базируется на связи между внутренним сопротивлением аккумулятора и емкостью аккумулятора. Некоторые приборы (нагрузочные вилки и подобные приборы) предлагают оценить состояние аккумулятора по напряжению аккумулятора под нагрузкой (что похоже на измерение внутреннего сопротивления аккумулятора на постоянном токе). Применение других (измерителей внутреннего сопротивления аккумулятора на переменном токе) основано на связи внутреннего сопротивления с состоянием аккумулятора. Третий тип приборов (измерители спектров) позволяет сравнивать спектры внутреннего сопротивления аккумуляторов на переменном токе различных частот и делать выводы о состоянии аккумулятора на их основе.

Само по себе внутреннее сопротивление (или проводимость) аккумулятора позволяет только качественно оценить состояние аккумулятора. К тому же, производители подобных приборов не указывают, на какой частоте происходит измерение проводимости и каким током производится испытание. А, как мы уже знаем, внутреннее сопротивление аккумулятора зависит и от частоты и и от тока. Следовательно, измерение проводимости не дает количественной информации, которая позволила бы пользователю прибора определить, сколько времени проработает аккумулятор при следующем разряде на нагрузку. Этот недостаток связан с тем, между емкостью аккумулятора и внутренним сопротивлением аккумулятора нет однозначной зависимости.

Самые современные тестеры аккумуляторов основаны на анализе осциллограммы отклика аккумулятора на сигнал специальной формы. Они быстро оценивают емкость аккумулятора, что позволяет следить за износом и старением свинцового аккумулятора, рассчитать длительность разряда аккумулятора при данном его состоянии и составить прогноз оставшегося ресурса свинцового аккумулятора.

Внутреннее сопротивление АКБ: что это такое, проверка

Внутреннее сопротивление аккумулятора (ВСА) – важный компонент электрического источника питания. Чтобы продлить срок его службы, нужно знать строение и основные принципы работы аккумуляторной батареи (АКБ).

Внутреннее сопротивление аккумулятора – что это?

Под этим термином понимают параметр АКБ, характеризующий ее работу. С физической точки зрения этот параметр рассчитывается как сопротивление, которое оказывает аккумулятор при прохождении через него постоянного тока.

Как проверить внутреннее сопротивление АКБ

Проверка ВСА нужна для выявления неполадок аккумуляторной батареи. Этот процесс состоит из нескольких этапов:

  • внешний осмотр;
  • наблюдение за процессом разряда и заряда;
  • контроль уровня электролита;
  • измерение плотности электролитического состава;
  • применение нагрузочной вилки.

Внешний осмотр состоит из визуального обследования корпуса аккумуляторной батареи и выявления загрязнений, пыли, микротрещин. Кроме этого, все металлические элементы проверяются на наличие ржавчины.

Следующий пункт проверки – контроль процесса заряда. Для этого АКБ разряжают и заряжают несколько раз. Это нужно, чтобы определить состояние всех электрических соединений и емкости аккумулятора.

3 этап необходим для проверки уровня электролита, т.к. со временем часть этого вещества испаряется. Если объем недостаточный, то его восполняют дистиллированной водой.

Затем измеряют плотность электролитического состава, чтобы определить уровень серы, повышенное содержание которой может быть причиной поломки аккумуляторной батареи. Этот этап нужен для проверки кислотных АКБ.

Заключительный пункт – применение нагрузочной вилки, чтобы установить уровень напряжения свинцовых источников питания. Этот параметр также позволяет контролировать состояние АКБ.

От чего зависит

Чтобы правильно измерить ВСА, нужно учитывать те факторы, которые влияют на этот показатель. Для вычисления внутреннего сопротивления есть формула, которая учитывает электродвижущую силу (ЭДС), нагрузку, а также силу тока. Такая величина считается условной, а ее значение меняется и зависит:

  • от параметров аккумулятора, например, от формы или габаритов;
  • строения элементов источника питания;
  • электролитического состава;
  • присутствия легирующих добавок;
  • состояния контактов.

Подача переменного тока

Есть несколько методов измерения ВСА. Самый простой способ – подача переменного тока. Для этого метода требуется следующее оборудование:

  • резистор;
  • вольтметр;
  • ограничительный трансформатор;
  • конденсатор.

Во время подачи переменного тока измеряют напряжение для всех элементов источника питания. Значение при замерах проводимости включает в себя 2 составляющие: активную и реактивную. Это позволяет оценить общее состояние аккумулятора.

Метод постоянной нагрузки

Другой способ заключается в том, что при постоянном значении тока АКБ разряжают, а вольтметром замеряют уровень напряжения при нагрузке и без нее. А для всех необходимых расчетов применяют закон Ома. Этот метод подходит для контроля транспортных аккумуляторных батарей.

Короткоимпульсный способ

Короткоимпульсный метод – это еще 1 средство проверки ВСА. Этот способ считается новым и имеет несколько преимуществ:

  1. Измерения не требуют демонтажа источника питания.
  2. Изменение напряжения происходит в течение короткого времени, что не влияет на исправность компонентов АКБ.
  3. Для измерений нужен только вольтметр.
  4. Тестирование можно проводить регулярно.
  5. Можно определять емкость аккумулятора, если сравнивать эксплуатируемую и новую АКБ.

Зависимость состояния аккумулятора от внутреннего сопротивления

От значения ВСА зависит срок службы аккумуляторной батареи. Поэтому стоит проводить периодическую проверку этого параметра, чтобы вовремя заменять устаревший источник питания.

Измерение внутреннего сопротивления автомобильного АКБ

Для транспортных средств тоже важно контролировать состояние ВСА и вовремя менять аккумулятор.

Описание параметра

Различают 2 вида сопротивления (R) в автомобильной АКБ: полное и омическое. Омическое R, или импеданс, получается путем сложения всех сопротивлений, возникающих на электродах, контактах, в электролите и т.д. А полное R вычисляется как сумма сопротивления омического и поляризации.

Связанные факторы

Существуют различные виды АКБ, отличающиеся конструкцией и материалами, из которых они сделаны. Поэтому показатели внутреннего сопротивления у разных аккумуляторов различны. Если, например, на плюсовую решетку нанести свинец, то ее сопротивление будет в 10000 раз больше, чем у такой же решетки, но без свинцового покрытия. Однако если решетка минусовая, то разница практически не ощутима.

Кроме этого, различия в показателях связаны с конструкцией электродов, т.к. они могут отличаться по качеству материала, наличию легирующих добавок или контактам.

Измерение сопротивления

Значение внутреннего сопротивления автомобильного аккумулятора считается условной величиной, т.к. оно меняется из-за температуры, тока и нагрузки, а также уровня заряда. Поэтому для расчетов применяют не определенную величину, а разрядные кривые.

Чтобы измерить ВСА, нужны галогеновые лампы и специальный мультиметр. К аккумуляторной батарее приборы подключают последовательно, замеряют напряжение. После этого отключают лампу и снова замеряют напряжение. Если разница между двумя значениями напряжения не превышает 0,02 В, то состояние аккумулятора хорошее. Для измерения сопротивления в автомобильных АКБ лучше всего использовать цифровые вольтметры, т.к. они способны уловить даже минимальную разницу в измерениях.

Опыт автолюбителей

Некоторые автомобилисты самостоятельно отслеживают состояние аккумулятора, а некоторые предпочитают делать это в специальных мастерских. Если автолюбитель решает сам контролировать внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, то следует учитывать следующие важные моменты:

  1. Не стоит полагаться на числовые показатели сопротивления, которые есть в интернете или литературе. Необходимо сопоставлять новые показатели со старыми, т.к. для каждой отдельной АКБ уровень сопротивления будет зависеть от модели, природных и погодных условий, уровня эксплуатации.
  2. Нормальные показатели для определенной модели аккумуляторной батареи можно найти в инструкции по применению.
  3. Необходимо регулярно замерять импеданс, чтобы выявлять различные изменения в аккумуляторе.

Таким образом, измерение внутреннего сопротивления аккумулятора – необходимая процедура, которую нужно выполнять на регулярной основе, чтобы своевременно менять вышедшую из строя АКБ.

Измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Измеритель емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов

Знакомая картина? У многих электронщиков наверняка есть залежи подобного добра — старые и не очень аккумуляторы от портативной техники, преимущественно Li-ion на напряжение 3,7В. Описываемая конструкция предназначена для оценки состояния аккумулятора с целью определить его дельнейшую судьбу — в утиль или в очередную самоделку. Оценка производится по 2 параметрам: остаточной емкости и внутреннему омическому сопротивлению. Определение емкости происходит на основании замеров тока и напряжения в процессе разряда аккумулятора до заданного значения напряжения. Определение внутреннего сопротивления происходит на основании расчета по результатам замера токов и напряжений для двух последовательно подключаемых нагрузок.

Схема приведена на рисунке ниже.

Основа схемы распространенный дешевый микроконтроллер PIC16F676. Тестируемый аккумулятор подключается с соблюдением полярности на вход BATTERY. Через делитель R1-R3 измеряется напряжение батареи. Ток разряда измеряется с токового шунта SENS1, подключенного к преобразователю ток-напряжение выполненном на ОУ LMV711. В качестве нагрузки использованы резисторы постоянного сопротивления на 10 и 47 Ом и мощностью 5 и 0,125Вт соответственно. Этими резисторами можно задавать требуемый ток разряда, в данном случае это примерно 0,37 и 0,08А соответственно. Включение выключение нагрузок в нужный момент выполняется транзисторными ключами на биполярном и МОП-транзисторе. На резисторах R9-R11 формируется опорное напряжение для АЦП микроконтроллера. Из органов управления имеются кнопка для установки минимального напряжения, до которого будет осуществляться разряд и переключателя, который задает режим работы. Питание схемы осуществляется от источника +5В, через стабилизатор с низким падением. Для отображения результатов применен распространенный дисплей от Nokia. 

Для начала тестирования аккумулятор подключают к входным клеммам, устанавливают переключателем режим работы и подают питание на устройство. В режиме измерения емкости на дисплее сразу появятся значения текущих напряжения и тока, измеренное на текущий момент значение емкости, напряжение отключения и прошедшее с начала теста время. Если есть необходимость можно в любой момент задать пороговое напряжение — нажав и удерживая кнопку. Напряжение будет изменяться циклически от 3,5 до 2,5 с шагом 0,05В. По достижению порогового напряжения нагрузка отключиться и дисплее будет отображено результирующее значение измеренной емкости.

   

В режиме измерения внутреннего сопротивления при включении дисплей некоторое время(15-20с)будет чист, затем будет отображено результирующее значение.

На основании замера сопротивления можно быстро оценить состояние аккумулятора, для чего используется таблица из документации производителя:

Печатную плату не привожу в виду того, что устройство претерпело несколько модификаций и выполнено в виде макета. Да и каждый под свой корпус/детали сможет развести сам.
Описываемая конструкция делалась из того, что было под рукой, в основном — детали из плат старых мобильников. 
ОУ в преобразователе можно заменить любым другим, с Rail-to-Rail входами, например, МСР6022.
Биполярный транзистор MMBT3904 можно заменить любым, с максимальным током не менее 200мА, вместо ВС856 — любой маломощный npn.
В качестве МОП-ключа применим любой МОП транзистор с максимальным током в несколько Ампер и минимальным сопротивлением в открытом состоянии, например IRLML2502.
Дисплей от Nokia 5120, 5110, 3310, 3210.
Стабилизатор питающего напряжения — LDO, на напряжение 2,8-3,6В.

При сборке сначала запаивают все, кроме контроллера и дисплея. Проверяется питание. Вместо аккумулятора подключается внешний БП на напряжение 4-5В. Делитель R1-R3 настраивается на отношение 5:1. Подавая на входы управления ключей напряжение от линии питания проверяют их работу, а также работу преобразователя ток-напряжение, для которого величина тока через шунт SENS1 (А) должна быть равна напряжению на R8 (В). Затем впаивается дисплей и прошитый контроллер. Подключается БП или аккумулятор, выбирается режим измерения емкости и включается питание. Настройкой делителя R9-R11 добиваются соответствия между током и напряжением аккумулятора на дисплее с реальными. Идеального совпадения добиваться не стоит, разница в 5-10мВ практически не отразиться на результатах. После чего можно приступать к тестированию всех имеющихся в доме аккумуляторов, попутно думая над корпусом для нового прибора. 

На последок несколько слов о тестировании аккумуляторов. 
Прежде всего, нужно понимать, что как емкость так и сопротивление аккумулятора не имеют единственного абсолютно верного значения. Они зависят как от состояния самого аккумулятора так и внешний условий. При разряде током 1А и 0,01А емкость будет значительно отличаться. На величину внутреннего сопротивления может оказывать влияние плата защиты, которая обладает собственным сопротивлением в среднем около 50 мОм (у современных может быть значительно меньше). Так же нужно иметь ввиду, данный прибор замеряет омическое сопротивление, а не полный импеданс, который всегда больше.

В прикрепленном архиве находятся исходные файлы для разработки печатной платы и модификаций под себя.

Файлы:
Схема, прошивка, исходник

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Как зависит сопротивление аккумулятора от температуры?

Сопротивление, оказываемое аккумулятором протекающему внутри него току (зарядному или разрядному), называется внутренним сопротивлением.

Полное внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из сопротивления электродов, электролита, сепараторов, вспомогательных токоведущих деталей и сопротивления поляризации, которая появляется вследствие изменения электродных потенциалов при прохождении электрического тока.

Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от ряда факторов и изменяется в довольно широком диапазоне значений. Важную роль играют здесь конструктивные особенности АКБ, а также: ёмкость аккумулятора; степень его заряженности; концентрация электролита; количество и качество электролита; наличие сульфатации пластин; ток, при котором работает аккумулятор; внутренние обрывы… и, конечно же, температура.

При разряде аккумулятора сопротивление электродов и электролита возрастает. Во время разряда аккумулятора, количество активной массы на пластинах аккумулятора уменьшается, что приводит к уменьшению активной поверхности пластин, поэтому внутреннее сопротивление заряженного аккумулятора меньше, чем внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора. В разряженном состоянии сопротивление аккумулятора более чем в два раза превышает значение сопротивления у полностью заряженного аккумулятора.

Внутреннее сопротивление аккумуляторов большой ёмкости меньше, чем внутреннее сопротивление аккумуляторов меньшей ёмкости. Как известно, аккумуляторы большой ёмкости крупнее и массивнее аккумуляторов малой ёмкости – у них больше рабочая поверхность пластин и больше пространства для диффузии ионов электролита внутри аккумулятора. Однако… это вовсе не обозначает, что чем тяжелее и крупнее аккумулятор, тем он лучшеНеобходимо учитывать технологию изготовления аккумулятора. В мировом производстве аккумуляторов активно используются для изготовления токоотводов (решёток) три основные технологии:традиционное литьё, непрерывное литьё и экспандинг (эта технология заключается в перфорации заготовочной ленты, а затем растяжке полученной решётки – технология, позволяющая увеличить рабочую поверхность пластин). Соответственно, аккумуляторная батарея, изготовленная по технологии экспандинга, будет гораздо легче аккумулятора, изготовленного по технологии традиционного литья, но будет обладать лучшей токопроводимостью и меньшими внутренними напряжениями, что позволяет получить высокие характеристики АКБ.

 

Легенды об аккумуляторах в недобросовестной рекламе

 

По мере старения аккумуляторов их внутреннее сопротивление увеличивается. У нового аккумулятора внутреннее сопротивление самое маленькое. В основном оно определяется конструкцией токонесущих элементов и их сопротивлением. Но в процессе эксплуатации аккумулятора начинают накапливаться необратимые изменения – уменьшается активная поверхность пластин, появляется сульфатация, изменяются свойства электролита… и, как следствие внутреннее сопротивление аккумулятора начинает возрастать.

 

Существенное влияние на сопротивление аккумулятора оказывает температура.

При высокой температуре скорость диффузии ионов электролита выше, чем при низкой. Эта зависимость имеет линейный характер. С понижением температуры удельное сопротивление электролита возрастает и при температуре –40°C становится, примерно, в 8 раз больше, чем при температуре –30°C. Сопротивление сепараторов так же резко возрастает с понижением температуры и в том же интервале увеличивается, примерно, в 4 раза.

При низких температурах значительно ухудшаются условия пуска двигателя. Помимо того, что ухудшаются характеристики аккумуляторной батареи (увеличивается внутреннее сопротивление аккумулятора), увеличивается и момент сопротивления вращению коленчатого вала двигателя (из-за повышения вязкости масла).

В связи с этим в холодное время года аккумуляторные батареи должны иметь более высокую степень заряженности и иметь достаточное утепление.

 

Сеть магазинов «Орбита» предлагают вашему вниманию:
защитные термочехлы для аккумуляторных батарей SHUBATM
Термочехол SHUBATM надёжно защищает аккумулятор от негативного воздействия экстремальных температур и продлевает жизнь Вашего аккумулятора!

ПОДАРИТЕ СВОЕМУ АККУМУЛЯТОРУ «ШУБУ»
и получите дополнительную уверенность в надёжности аккумулятора
в момент запуска двигателя автомобиля вне зависимости от сезона:
и в жару и в холод

 

 

 

.

 

Более подробную информацию Вы можете получить у продавцов-консультантов
в наших магазинах или по телефону: 8 800 700-6339

 

Внутреннее сопротивление аккумулятора — Tech Doc Toyota

1. У аккумулятора есть внутреннее сопротивление, но оно для свинцово — кислотных аккумуляторов очень мало, если аккумулятор в хорошем состоянии. Именно по этой причине аккумуляторы такого типа незаменимы в автомобилях, где требуется очень большой ток для прокрутки стартера.

2. На Рис. 5.18 показана схема аккумулятора с эквивалентным внутренним сопротивлением. Простые арифметические вычис­ления показывают, что если, например, внутреннее сопротивление аккумулятора составляет 0.05 Ом, то при холостом напряжении аккумулятора 12 В и токе нагрузки 10 А

напряжение на клеммах = 12 — внутреннее падение аккумулятора напряжения = 12 (10 х 0.05) = 11.5В

Приведенная ниже таблица показывает зависимость напряжения на клеммах аккумулятора от тока нагрузки.

ХолостоеТок нагрузкиВнутреннееНапряжение
напряжениепадениена клеммахнапряжения
12В10А0.5 В11.5В
12В20 А1.0 В11.0В
12В50 А2.5 В9.5 В
12В100 А5.0 В7.0 В

Примечание: В примере рассмотрен аккумулятор не лучшего качества. Новый хороший аккумулятор емкостью 50 Ач имеет внутреннее сопротивление примерно 0.005 Ом при нормальной температуре.

3. Внутреннее сопротивление складывается из нескольких локальных сопротивлений, а именно, между электродами и электролитом, сопротивления самих электродов и внутренних соединений, а также сопротивления электролита ионному потоку (ионы — это частицы, движущиеся в электролите и несущие положительный или отрицательный заряд).

Рис. 5.18  Внутреннее сопротивление аккумулятора

Кроме того, внутреннее сопротивление зависит от степени заряженности и температуры электролита. В разряженном акку­муляторе внутреннее сопротивление больше, чем в заряженном. Разработчик может повлиять на внутреннее сопротивление только изменив активную площадь пластин. Аккумулятор с большей площадью пластин (а следовательно, и с большей емкостью) имеют меньшее внутреннее сопротивление.

4. Со временем внутреннее сопротивление аккумулятора растет. В какой-то момент аккумулятор достигает такого состояния, когда он оказывается уже не в состоянии вращать стартер со скоростью, необходимой для запуска двигателя. Это означает конец жизни аккумулятора.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о