Внутреннее сопротивление аккумулятора — что это и как его измерить
Действительно, есть мнение, что внутреннее сопротивление аккумулятора является показателем его «здоровья». Сразу скажем, что мнение это правильное, но не стоит полагаться исключительно на него. В этой статье рассмотрим, что же такое внутреннее сопротивление аккумулятора и как его измерить.
Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора
Есть множество зарядных устройств для аккумуляторов, которые могут измерять внутреннее сопротивление. Мы рекомендуем вам обратить внимание на LiitoKala Lii 500, у нас есть его обзор и инструкция к нему.
Вот как выглядят показание внутреннего сопротивление на LiitoKala Lii 500:
Автор считает, что эти материалы могут вам помочь:
Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора
У хорошего аккумулятора внутреннее сопротивление должно быть очень низким, в диапазоне от 20 до 80. Со временем сопротивление будет расти, и рано или поздно аккумулятор будет непригоден для зарядки.
Однако, стоит иметь в виду, что так как внутреннее сопротивление нормального аккумулятора скорее всего будет незначительным, то на испытание может ощутимо повлиять сопротивление контактов. Таким образом, один и тот же аккумулятор, проверенный в разных ячейках зарядного устройства, или вообще в разных зарядных устройствах, может иметь разные значения внутреннего сопротивления, погрешность составляет примерно 10-20%.
В любом случае, не стоит однозначно судить о состоянии аккумулятора по его внутреннему сопротивлению, ведь есть еще множество других параметров. И к тому же, если аккумулятор устраивает вас в работе, какая разница, какое у него внутреннее сопротивление?
Если вам что-то осталось непонятным – пишите в комментариях на этой странице или задавайте новые вопросы, мы всегда с радостью готовы вам помочь!
Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора
Инструкция
Полностью зарядите батарею.
Возьмите две нагрузки. Каждая из них должна нагружать аккумулятор таким током, чтобы он не превышал максимально допустимый для него. Одна из нагрузок должна потреблять ток, составляющий примерно 30 процентов от максимально допустимого продолжительного (не кратковременного!) для аккумулятора, а другая — порядка 70 процентов от него. Очень удобно использовать низковольтные лампы накаливания. Они должны быть рассчитаны на напряжение, несколько превышающее ЭДС аккумулятора (напряжение на его клеммах при отсутствии нагрузки). Если используются мощные лампы, закрепите их таким образом, чтобы было исключено соприкосновение с ними любых частей тела, а также легковоспламеняющихся предметов.
Подключите к аккумулятору первую нагрузку через амперметр, а параллельно самой батарее присоедините вольтметр. Оба прибора подключайте в правильной полярности. Дождитесь завершения переходных процессов, длящихся несколько секунд. Измерьте ток через нагрузку и напряжение на батарее. Запишите их.
Разберите цепь, после чего аналогичным образом подключите к батарее вместо первой нагрузки вторую. Также запишите результаты. В обоих случаях измерения проводите быстро (за исключением времени, требующегося для завершения переходных процессов), чтобы батарея не успела разрядиться.
Если результаты измерений выражены не в единицах системы СИ (например, батарея является маломощной и токи через нагрузку выражены в миллиамперах), переведите их в эту систему.
Вычтите первое напряжение из второго, а также второй ток из первого. Результат первого вычитания поделите на результат второго вычитания. Получится внутреннее сопротивление аккумулятора, выраженное в омах.
Учтите, что внутреннее сопротивление аккумулятора повышается по мере его разряда и износа. Специально изнашивать его, пожалуй, не стоит. А вот один цикл разряда (до напряжения, слегка превышающего минимальное безопасное для него) проведите. В нескольких точках этого цикла, кратковременно отключая батарею от основной разрядной цепи, измерьте ее внутреннее сопротивление, пользуясь указанной выше методикой. Составьте кривую зависимости внутреннего сопротивления от степени разряженности, выраженной в процентах.
Измеритель емкости аккумуляторов ZH-YU ZB206+ и как он измеряет внутреннее сопротивление. Как измерить емкость аккумуляторов
Некоторое время назад, в ходе обсуждения очередных "подопытных" аккумуляторов, зашла речь об измерении внутреннего сопротивления, а так как известный прибор YR1030 (и 1035) стоят относительно дорого, то один из комментаторов сказал что есть хороший и дешевый приборчик под названием ZH-YU ZB206+.Речь тогда зашла о том, что ZB206+ также измеряет на частоте 1кГц, как и описано в даташитах, процитирую —
Да, этот измеритель замеряет на 1 кГц, всё как положено.
В следующем обзоре я попутно к YR1030 рекомендовал и его, но в процессе обсуждения выяснилось, что в отличие от 1030 измеряет он более примитивным способом и собственно ради того чтобы проверить это, а кроме того сравнить его точность измерения внутреннего сопротивления с YR1030 и был куплен ZB206+, благо стоит он не очень дорого.
Обзор будет не очень большим, постараюсь дать информацию сжато, описание, режимы работы, тесты и выводы.
Но так как это все таки еще и обзор, то начну как обычно, с упаковки.
Прислали тестер в обычном полиэтиленовом пакете, замотанным в какую-то пленку.
Комплект состоит из тестера и инструкции.
К сожалению инструкция почти полностью на китайском языке, потому либо переводить через переводчик умеющий это делать по фото, либо прочесть дальше мое описание, либо скачать ее на английском языке.
Характеристики со страницы товара.
Рабочий ток: <35 мА
Максимальное входное напряжение батареи: 8.5V
Максимальная погрешность тока разряда: 1% + 2 мА
Ошибка измерения напряжения: 1% -3D
Максимальная ошибка общих результатов измерений: 0,1-0,2 А 2,5%, 0,3-0,5 А 1,6%, 0,6-1,0 А 1,2%, 1,1 А-2,6 А 1%
Размер печатной платы (без медных опор): 97 x 62 x 38 мм
Вес (с медными ножками): 47 г
На вид маленькая, аккуратненькая платка, правда радиатор в пути немного пострадал, но это не критично, хотя и неприятно.
Сборка на мой взгляд даже аккуратная.
На плате установлено два разъема и один клеммник.
Клеммник предназначен для подключения аккумулятора или любого другого источника питания напряжением до 8.5 Вольта.
Правее находится разъем подключения измерительной цепи при использовании четырехпроводного подключения, необходимо для корректного измерения внутреннего сопротивления и емкости в Ватт часах.
Еще правее небольшая платка с microUSB разъемом. Тестер продается в двух вариантах, с питанием 5 или 12 Вольт. В первом случае стоит такая платка как на фото, во втором там обычный 5.5/2.1мм разъем. Так как разница в цене была копеечной, то взял с преобразователем, в 12 Вольт всегда можно переделать просто заменив плату на разъем так как она поднимает напряжение с 5 до 12 Вольт.
Управление
Три кнопки — S— (уменьшение), S++ (увеличение), SK (режим работы).
Индикация.
Четырехразрядный семисегментный индикатор плю четыре дополнительных светодиода.
На индикатор поочередно высвечивается информация о токе, емкости, напряжении, при этом чтобы понимать что именно в данный момент на экране, включается соответствующий светодиод.
Ниже и левее есть пищалка, пищит неприятно, потому я ее почти сразу отключил.
На радиаторе установлен силовой транзистор, судя по инструкции это P75NF75, но на самом транзисторе маркировка еле видна.
Радиатор очень мелкий, есть плата с вентилятором, но я покупал самый недорогой вариант так как сами платы ничем не отличаются.
Основная часть измерительного узла и управления
Снизу только четыре стойки для установки платы в корпус.
1. Микроконтроллер 8S003F3P6 с 10 бит АЦП.
2. Операционный усилитель LM358. Насколько я понимаю, отвечает за усиление сигнала с шунта и входного напряжения.
3. Два регистра 74HC595, управление индикатором и выходом на вентилятор.
4. Токоизмерительный шунт сопротивлением 50мОм, мощность до 2 Ватт, что при токе 2.6 Ампера с большим запасом.
6. TL431, на ее базе собран стабилизатор питания индикации и скорее всего операционного усилителя.
Хоть индикатор относительно контрастный, но со светофильтром читается лучше, не говоря о фотографиях, потому дальше все фото будут с ним.
Изначально плата настроена на 1 Ампер разрядного тока.
Кнопки S— и S++ уменьшают или увеличивают установку тока нагрузки. Отмечу то, что кнопки стоят как привычно нашим пользователям, т.е. минус слева, а плюс справа. А также отмечу то, что на картинке магазина показан ток 2.68 Ампера, хотя плата способна выставлять ток только от 0.1 до 2.6 с дискретностью 0.1 Ампера.
Если включить разряд без аккумулятора то высветится сообщение об ошибке, всего таких сообщений 6:
Err1 — Измеряемое напряжение выше чем 8.5 Вольта
Err2 — Измеряемое напряжение слишком низкое или отсутствует.
Err3 — Батарея имеет слишком высокое сопротивление или плохой контакт в следствие чего при нагрузке напряжение падает слишком сильно при установленном токе нагрузки.
Err5 — Перегрузка по мощности. По умолчанию плата имеет максимальную мощность в 12 Ватт, но данный лимит можно отключить
Err6 — Напряжение питания не входит в диапазон 11-14 Вольт.
Настройки.
Данное меню вызывается при помощи подачи питания с зажатой кнопкой SK, кнопки -/+ изменяют значение, SK переключает к следующему пункту, после прохождения всех пунктов плата переходит в нормальный режим с сохранением настроек.
1, 2. — Двухпроводный или четырехпроводный режим измерения.
3. Автоопределение типа аккумулятора и соответственно автоматическая установка напряжения окончания разряда. Рекомендую выключить, так как определение производится исходя из напряжения аккумулятора, Для заряженного LiIon это 3 Вольта, LiFe — 2.5 Вольта, Никелевых — 1 Вольт. Соответственно бывает автоматика ошибается, а кроме того иногда разряжать надо до другого напряжения.
5. Отключение лимита максимальной рассеиваемой мощности.
6, 7. — Мощность в Ваттах при которой будет включаться вентилятор, при 00 работает всегда пока идет разряд.
8. Максимально можно выставить 10 Ватт, но включается этот режим несколько оригинально, не перебором 7-8-9, а в обратную сторону 3-2-1-10.
Режим измерения внутреннего сопротивления включается подачей питания с зажатой кнопкой S—, при этом на индикатор можно вывести как внутреннее сопротивление в мОм, так и напряжение аккумулятора, переключение кнопкой SK, выход из этого режима только перезагрузкой платы.
О вентиляторе.
Как вы понимаете, даже 5 Ватт рассеивать с таким мелким радиатором проблематично, не говоря о большей мощности, потому производитель заложил возможность подключения вентилятора.
Минусовой провод вентилятора подключается к точке F- (слева), плюсовой ко входному напряжению, но так как вентилятор у меня был на 12 Вольт, то я его подключил после преобразователя, а кроме того после защитного диода, но по большому счету можно подключить и до него (диод в самом верху фото).
Ток потребления платы почти не меняется от режима работы и составляет 65мА при питании 5 Вольт (с преобразователем).
С вентиляторов потребление конечно выше, в моем случае был вентилятор 12 Вольт 0.5 Ватта, с ним плата потребляет 170мА.
Этого вентилятора было полностью достаточно для работы с аккумулятором 4.2 Вольта при максимальном токе.
Проверка точности измерения напряжения.
На низких напряжения точность измерения просто великолепная, практически знак в знак, выше 5 Вольт занижает на 0.02 Вольта, но как по мне, также отлично.
В описании указано что максимальное напряжение 8.5 Вольта, но если поднимать напряжение при уже включенном режиме нагрузки, то измеряет она почти до 10 Вольт, при этом отображает 9.95 и даже если поднимать напряжение выше, то значение не меняется.
При попытке запустить тест с подобным напряжением выдает ошибку.
Перед тем как проверять точность установки тока измерил ток потребления от аккумулятора в режиме простоя. Также вопросов нет, при 4.2 Вольта ток 0.1мА, при 8.5 — 0.2мА.
Точность установки тока также не вызвала вопросов, на мой взгляд для такого дешевого устройства все отлично. Мало того, в конце я проверил уход тока после прогрева, разница в пределах погрешности.
Но друзья, плату то я покупал для того чтобы проверить, насколько она точно умеет измерять внутреннее сопротивление аккумуляторов.
Для этого я взял некоторое количество разных аккумуляторов, которые отличаются производителем, емкостью, максимальным током, напряжением и химией и решил проверить. Можно было взять еще больше подопытных, но я решил что вполне достаточно и 12 штук. Также было использовано четырехпроводное подключение и качественный держатель, по крайней мере лучше у меня нет.
Собственно результаты. Почти во всех случаях у ZB206+ присутствовала "болтанка" в пределах 3-5 знаков, например отображалось не 17 мОм, а 16-18 кратковременно переходя в 15-19, но об этом позже. причем у одних аккумуляторов было больше (VTC6), у других меньше (NCR18650B).
Отдельно проверил точность измерения при разряженном аккумуляторе, благо они у меня были после других тестов.
Последняя пара скриншотов не перепутана, слева VTC5A, справа VTC6.
Все бы ничего, но вы наверное обратили внимание на странность в результатах предыдущего теста. Выше я писал что часто результаты очень нестабильны, значения меняются примерно 2-3 раза в секунду изз-а чего бывает сложно понять, какое же сопротивление.
Но когда я проверял с разряженными аккумуляторами, то не некоторых аккумуляторах эффект стал еще сильнее, ниже на фото один и тот же аккумулятор, разница во времени между фото около 30 секунд. Т.е. я установил аккумулятор, посмотрел какое сопротивление и не стал его вынимать из держателя и значения начали "плавать" примерно так — пол минуты 10-14 мОм, затем плавное повышение и уже 16-19мОм, еще пол минуты и опять 10-14мОм.
Может не именно пол минуты, но выглядели интервалы примерно одинаково.
Ну а что у нас насчет частоты в 1кГц? Да ничего, измерение производится короткими импульсами фактически по постоянному току.
1, 3. — Форма напряжения на затворе транзистора
2, 4. — Форма напряжения на шунте.
Частота следования импульсов примерно 4 Гц, ширина импульса около 3мс, схема при этом работает в режиме стабилизатора тока со значением примерно 1-1.2 Ампера. Обычно для проверки сопротивления на постоянном токе рекомендуют значение тока 0.5-1С, потому ток 1.2 Ампера перекрывает нормально диапазон емкостей 1.2-2.4 Ач.
Но в любом случае здесь нет не только измерения на переменном токе, а и на частоте 1кГц, если условно экстраполировать ширину импульса 3мс в некую частоту при условии что ширина импульса и паузы была бы 50/50, то эта частота бы равнялась 166 Гц.
Попутно проверил как ведет себя прибор при измерении в режиме — двухпроводное подключение.
Без подключения измерительной пары проводов измерение сопротивления не работает.
1. Если подключить только один провод, то сопротивление занижено в полтора раза, а напряжение ровно в два.
2. Если подключить второй провод, то сопротивление и напряжение приходят в норму.
Если потом включить четырехпроводный режим, то ничего не меняется, потому я так и не понял, в чем смысл настройки — 2/4 провода.
И конечно измерение емкости аккумулятора.
Для тестов я взял несколько аккумуляторов и решил проверить их емкость.
Murata VTC5A.
Ток разряда 2.5 Ампера, что соответствует 1С
При запуске теста по нажатию кнопки SK и отключенном режиме автоматического определений аккумулятора вам будет предложено выбрать напряжение окончания разряда. Именно потому я рекомендовал отключить автоматическое определение так как устанавливать этот порог удобно, а кроме того можно это сделать более корректно, так как автоматика определяет для него порог 3 Вольта.
Диапазон изменения 1-6 Вольт и если с верхним напряжением вопросов нет, оно нормально для 2S сборок, то вот 1 Вольт не совсем корректно так как тот же NiCd тестируют до 0.9 Вольта.
Выставляю напряжение 2.5 Вольта.
В процессе теста на индикатор поочередно выводится емкость Ач, емкость Втч, напряжение аккумулятора и установленный ток разряда. При этом 2/5 времени высвечивается емкость и по 1/5 все остальное.
Остановить тест в произвольном месте не выйдет, вернее остановить получится, но посмотреть результат невозможно, устройство переходит в режим установки тока. После окончания теста индикатор мерцает и в этом режиме уже можно посмотреть все результаты.
В конце я получил 2.409Ач или 8.67Втч.
Мой предыдущий тест показал 2.421 Ач или 8.693 Втч, практически один в один, а с учетом того что после моего первого теста были сделаны еще тесты и аккумулятор потерял немного емкости, то вообще все отлично.
Следующим был Murata VTC6. но здесь я немного запутался и случайно выставил ему отсечку по 2.5 Вольта вместо 2.0 которые были в их тесте.
Из-за ошибки проверка проходила в два этапа, разряд до 2.5 Вольта, а затем до 2.0 Вольта. В сумме получилось 2.975Ач или 10.585Втч. В исходном тесте этого аккумулятора при токе 1С было 3.015Ач или 10.67 Втч.
Интересный момент, после окончания теста можно кнопкой SK выбрать режим отображения напряжения на аккумуляторе, при этом оно фиксируется на некоей величине (два правых фото), судя по всему выводится среднее напряжение за время теста.
Также были проверены еще два аккумулятора, Samsung 30Q и 35E. Ток разряда 0.5С
Результаты, вверху соответственно 30Q
30Q показал в итоге чуть больше чем в исходном тесте, но в данном случае он был немного перезаряжен (напряжение можно посмотреть в тесте внутреннего сопротивления).
С 35Е все наоборот, здесь он был чуть чуть недозаряжен и потому результат был ниже исходного. Можно сказать что все сходится.
Итоги.
В плане измерения тока, напряжения, емкости никаких замечаний. Также отмечу положительные вещи:
Удобное управление выбором тока нагрузки и напряжения окончания разряда.
Управление вентиляторов в зависимости от мощности нагрузки.
Общее неплохое качество изготовления.
Отдельно отмечу, даже хочу выделить жирным шрифтом — если в процессе теста отключить питание и потом опять подать, то нагрузка продолжает тест не сбрасывая показания! На мой взгляд только это перекрывает все недостатки потому как все устройства которые я знаю, потом начинают тест с нуля.
Ну и недостатки:
Неудобное включение режима измерения внутреннего сопротивления, так и просится кнопочка с НЗ контактами по питанию.
Минимальное напряжение 1 Вольт, а не 0.9
Измерение внутреннего сопротивления, большой разброс показаний, плавающий результат даже с качественным держателем и четырехпроводным подключением
И конечно здесь нет ни измерения на переменном токе ни частоты в 1кГц.
Жаль что по изначальной информации я ошибочно решил что данный тестер измеряет внутреннее сопротивление корректно, собственно потому я и заказал его для проверки этой информации, теперь вот думаю куда его присобачить применить.
Но при этом я все равно его рекомендую из-за неплохих параметров, удобства, возможности продолжения теста и цены, вряд ли за 7 долларов можно найти что-то более интересное.
На этом у меня все, надеюсь что было полезно.
Как проверить аккумулятор 18650 на ёмкость и работоспособность
Мы уже писали про проверку батареек 18650 на реальную ёмкость и как на их основе собрать мощную батарею для разных задач. Также тестировали высококачественные АКБ данного класса Samsung INR18650 на целых 25 Ампер рабочего тока.
Теперь давайте разберёмся, как вообще проверить аккумулятор на пригодность к дальнейшей службе и можно ли его ещё реанимировать…
Li Ion
Сразу скажу, что весь разговор на данной странице будет про самые популярные сегодня во всех отраслях электроники и электрики — это Литий Ионные аккумуляторы.
При использовании Литий-Полимперных могут быть нюансы, ну а если у вас Никилиево-Кадмиевые, то… выбросите их на помойку, их время давно ушло.
Напряжение и ток
Нам понадобится вольтметр и амперметр для измерения напряжения и тока соответственно. Можно использовать два мультиметра или одно специальное зарядное устройство.
Я советую iMax B6 Mini — лучше его вряд ли что-то придумали, или же Liitokala. На оба устройства у нас есть обзоры.
Можно, конечно, за неимением использовать всего один мультиметр и поочерёдно мерить оба параметра. Но если так, то и советы мои Вам не нужны — вы и сами всё знаете.
Контрольный замер
Ставим разряженный аккумулятор 18650 на заряд и ждём. Если по мере процесса заряда напряжение не может перейти отметку в 4 Вольта, значит отправляем сразу в мусорку, даже восстановить его не получится. В противном случае, это ещё ни о чём не говорит и мы продолжаем замер…
По ёмкости
По мере перехода за отметку 4В, смотрим на ёмкость. Если он меньше 200 мАЧ, значит его тоже можно смело утилизировать. У любого рабочего АКБ к 4-ём вольтам ёмкость уже должна перейти за 800 мач.
Если уж очень не хочется торопиться, то можно сделать полный разряд и снова поставить на зарядку. Если ёмкость во второй раз станет больше при переходе через границу в четыре вольта, значит можно повторять многократно и попробовать «раскачать» банку.
По проседании напряжения
Итак, наш подопытный заряжен до 4.2V, что дальше? Можно замерить внутреннее сопротивление теми же устройствами, что я называл выше. Если сопротивление внутреннее значительно выше, чем у подобных рабочих, значит тоже на свалку.
Нечем замерить внутреннее сопротивление? Значит применим Закон Ома для полной цепи. Подключаем небольшую нагрузку. Если напряжение сразу проседает ниже стандартного рабочего 3.6 В., значит тоже «ХАНА».
С помощью iMax
Про Аймакс и все фишки, которые он позволяет делать с батареями, мы писали в этом обзоре о iMax B6. Он может и ёмкость замерить самым правильным способом — непосредственно полным разрядом и зарядом. И может восстановить зарядкой малым током, плюс «раскачкой».
Учитывая плотное вхождение повсеместно разных АКБ в нашу жизнь, думаю стоит его один раз купить.
Только тестером и самодельной схемой
Ну а про это смотрите уже в видео ниже: