Τι είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας

Σε αυτήν την ανάρτηση προσπαθούμε να διερευνήσουμε την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας και να προσπαθήσουμε να μάθουμε τα κρίσιμα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με αυτήν την παράμετρο μπαταρίας.

Τι είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας

Η εσωτερική αντίσταση (IR) μιας μπαταρίας είναι βασικά το επίπεδο αντίθεσης στη διέλευση ηλεκτρονίων ή ρεύματος μέσω της μπαταρίας σε κλειστό βρόχο. Υπάρχουν βασικά δύο παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση μιας συγκεκριμένης μπαταρίας: ηλεκτρονική αντίσταση και ιοντική αντίσταση. Η ηλεκτρονική αντίσταση σε συνδυασμό με την ιοντική αντίσταση ονομάζεται συμβατικά ως η συνολική αποτελεσματική αντίσταση

Η ηλεκτρονική αντίσταση επιτρέπει την πρόσβαση στην αντίσταση των πρακτικών εξαρτημάτων που μπορούν να περιλαμβάνουν τα μεταλλικά καλύμματα και άλλα σχετικά υλικά και επίσης, σε ποιο επίπεδο αυτά τα υλικά ενδέχεται να βρίσκονται σε φυσική επαφή μεταξύ τους.

Το αποτέλεσμα των παραπάνω παραμέτρων που σχετίζονται με την παραγωγή της συνολικής αποτελεσματικής αντίστασης θα μπορούσε να είναι γρήγορο και θα μπορούσε να παρατηρηθεί μέσα στο αρχικό μικρό κλάσμα των χιλιοστών του δευτερολέπτου μετά την υποβολή μιας μπαταρίας υπό φορτίο.

Τι είναι η Ιωνική Αντίσταση

Η ιοντική αντίσταση είναι η αντίσταση στη διέλευση ηλεκτρονίων εντός της μπαταρίας ως αποτέλεσμα ενός πλήθους ηλεκτροχημικών παραμέτρων που μπορεί να περιλαμβάνουν, αγωγιμότητα ηλεκτρολύτη, ροή ιόντων και διατομή επιφανείας ηλεκτροδίου.

Τέτοια αποτελέσματα πόλωσης ξεκινούν αρκετά αργά σε σύγκριση με την ηλεκτρονική αντίσταση που αυξάνει τη συνολική αποτελεσματική αντίσταση, συνήθως λαμβάνει χώρα μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου αφού επηρεαστεί η μπαταρία υπό φορτίο.

Μια αξιολόγηση δοκιμής σύνθετης αντίστασης 1000 Hz πραγματοποιείται συχνά για να δείξει εσωτερική αντίσταση. Η αντίσταση αναφέρεται ως αντίσταση που προσφέρεται στη διέλευση AC μέσω ενός δεδομένου βρόχου. Ως συνέπεια της σχετικά υψηλής συχνότητας των 1000 Hz, κάποιος βαθμός της ιοντικής αντίστασης ενδέχεται να αποτύχει να καταγραφεί πλήρως.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η σημασία της αντίστασης 1000 Hz θα είναι κάτω από τη συνολική πραγματική τιμή αντίστασης για τη σχετική μπαταρία. Ένας έλεγχος σύνθετης αντίστασης σε ένα επιλεγμένο εύρος συχνοτήτων θα μπορούσε να δοκιμαστεί για να επιτρέψει την ακριβή εμφάνιση της εσωτερικής αντίστασης.

Επίδραση της ιοντικής αντίστασης

Το αποτέλεσμα μιας ηλεκτρονικής και ιοντικής αντίστασης θα μπορούσε να αναγνωριστεί όταν η ρύθμιση δοκιμαστεί με επαλήθευση διπλού παλμού. Αυτή η δοκιμή χρησιμοποιεί μια διαδικασία εισαγωγής της εν λόγω μπαταρίας σε μια υποτονική αποστράγγιση υποβάθρου, έτσι ώστε η εκφόρτιση να σταθεροποιηθεί πρώτα πριν ξεκινήσει η παλμός με ένα πιο σημαντικό φορτίο, για περίπου 100 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Υπολογισμός αποτελεσματικής αντίστασης

Με τη βοήθεια του 'Ohms Law', η συνολική αποτελεσματική αντίσταση εκτιμάται εύκολα διαιρώντας τη διαφορά τάσης με το ρεύμα διαφοράς. Αναφερόμενος στην αξιολόγηση που φαίνεται στο (εικ. 1), με φορτίο σταθεροποίησης 5 mA σε συνδυασμό με παλμό 505 mA, η διαφορά στο ρεύμα είναι 500 mA. Εάν η τάση αποκλίνει από 1.485 σε 1.378, η τάση δέλτα θα μπορούσε να θεωρηθεί ως 0,107 Volts, υποδεικνύοντας έτσι μια συνολική αποτελεσματική αντίσταση 0,107 Volts / 500mA ή 0,214 Ohms.

Οι χαρακτηριστικές αποτελεσματικές αντιστάσεις των ολοκαίνουργιων αλκαλικών κυλινδρικών μπαταριών Energizer (μέσω αποστράγγισης σταθεροποίησης 5 mA και αμέσως με παλμό 505 mA, 100 millisecond) αναμένεται να είναι περίπου 150 έως 300 milliohms, όπως καθορίζεται από τη σχετική διάσταση.

Τι είναι το Flash Amps

Οι ενισχυτές Flash ενσωματώνονται επιπλέον για να προκαλέσουν προσέγγιση της εσωτερικής αντίστασης. Οι ενισχυτές φλας είναι το μέγιστο ρεύμα που αναμένεται να παρέχει μια μπαταρία για σημαντικά μικρότερο χρονικό διάστημα.

Αυτή η δοκιμή πραγματοποιείται μερικές φορές με βραχυκύκλωμα ηλεκτρικής μπαταρίας με αντίσταση 0,01 ohm για κάπου εντός 0,2 δευτερολέπτων και καταγραφή της τάσης κλειστού κυκλώματος. Η τρέχουσα κυκλοφορία μέσω της αντίστασης θα μπορούσε να προσδιοριστεί μέσω του Ohms Law και διαίρεση της τάσης κλειστού κυκλώματος με 0,01 ohms.

Η τάση ανοιχτού κυκλώματος πριν από τη δοκιμή διαιρείται από τους ενισχυτές φλας για να επιτευχθεί προσέγγιση της εσωτερικής αντίστασης.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα Flash Amps δεν θα ήταν εύκολο να προσδιοριστούν τέλεια και το OCV, θα μπορούσε να υπολογιστεί σε πολλές συνθήκες, αυτός ο τρόπος μέτρησης πρέπει να εφαρμοστεί μόνο για να επιτευχθεί μια γενική προσέγγιση της εσωτερικής αντίστασης.

Η πτώση τάσης μιας μπαταρίας υπό φορτίο μπορεί να σχετίζεται με τη συνολική αποτελεσματική αντίσταση μαζί με τον τρέχοντα ρυθμό αποστράγγισης.

Οι γενικές πληροφορίες για την αρχική πτώση τάσης υπό φορτίο υπολογίζονται συνήθως πολλαπλασιάζοντας τη συνολική αποτελεσματική αντίσταση με την τρέχουσα αποστράγγιση που υποβάλλεται από την μπαταρία.

Ας υποθέσουμε ότι μια μπαταρία με εσωτερική αντίσταση 0,1 ohms αποφορτίζεται ή αποστραγγίζεται με ρυθμό 1 amp.
Στη συνέχεια, σύμφωνα με το νόμο Ohms:

V = I x R = 1 x 0,1 = 0,1 βολτ

Εάν θεωρήσουμε ότι η τάση ανοιχτού κυκλώματος είναι 1,6V, τότε η αναμενόμενη τάση κλειστού κυκλώματος του battrey θα μπορούσε να γραφτεί ως:

1.6 - 0.1 = 1.5V.

Πώς αυξάνεται η εσωτερική αντίσταση

Σε γενικές γραμμές, η εσωτερική αντίσταση πρόκειται να αυξηθεί κατά την εκφόρτιση που προκαλείται από τα ενεργά εξαρτήματα της μπαταρίας που έχουν τεθεί σε χρήση.

Τούτου λεχθέντος, ο ρυθμός διακύμανσης σε όλη την εκφόρτιση δεν είναι ομοιόμορφος. Η χημική σύνθεση της μπαταρίας, η ένταση της εκφόρτισης, ο ρυθμός απόρριψης και η ηλικία της μπαταρίας μπορεί εύκολα να επηρεάσουν την εσωτερική αντίσταση κατά την εκφόρτιση.

Οι χειμερινές συνθήκες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στις ηλεκτροχημικές τάσεις που πραγματοποιούνται εντός της μπαταρίας για επιβράδυνση με αποτέλεσμα τη μείωση της δραστηριότητας ιόντων στον ηλεκτρολύτη. Τελικά, η εσωτερική αντίσταση θα γινόταν υψηλότερη καθώς οι θερμοκρασίες του περιβάλλοντος μειώθηκαν

Το γράφημα (εικ. 2) δείχνει το αποτέλεσμα της θερμοκρασίας στη συνολική αποτελεσματική αντίσταση μιας ολοκαίνουργιας αλκαλικής μπαταρίας Energizer E91 AA. Γενικά, η εσωτερική αντίσταση θα μπορούσε ενδεχομένως να προσδιοριστεί σύμφωνα με την πτώση τάσης της μπαταρίας υπό αναγνωρισμένες συνθήκες φορτίου.

Τα επιτεύγματα θα μπορούσαν να επηρεαστούν από την προσέγγιση, τις ρυθμίσεις καθώς και από τους κλιματικούς περιορισμούς. Η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας πρέπει να θεωρείται ως γενικός κανόνας αντί ως ακριβές μέγεθος κάθε φορά που την εφαρμόζει στην εκτιμώμενη πτώση τάσης για μια δεδομένη εφαρμογή.