Что такое хорошее внутреннее сопротивление липо-батареи?

Литий-полимерные батареи, также известные как «LiPo» батареи, являются наиболее распространенным типом батарей, используемых сегодня в большинстве бытовых электронных устройств. Эти батареи приобрели популярность за последние несколько лет в индустрии радиоуправления, и теперь они являются наиболее предпочтительным вариантом для тех, кому нужны батареи с высокой производительностью, длительным временем работы или долговечностью. LiPo батареи имеют множество преимуществ, но каждый пользователь должен понимать несколько недостатков литиевых батарей. Как правило, с батареями LiPo не о чем беспокоиться, если вы знаете, что делаете и как обслуживать батареи.

Что такое внутреннее сопротивление ·

LiPo аккумуляторы (да и вообще все блоки питания) не идеальные источники напряжения. Согласно закону Ома, когда цепь с сопротивлением нагрузки RL подключена к источнику напряжения с напряжением (V), величина тока (I), протекающего по цепи, равна V, деленной на RL.

Но в нашем мире это не всегда имеет смысл. Есть довольно много неэффективности, такой как тепловые потери или сопротивление провода. Следовательно, внутреннее сопротивление - это обычное понятие в батареях, используемое для описания одного (или нескольких) из этих недостатков. На самом деле в батарее есть сопротивление, которое препятствует прохождению тока, выходящего из батареи.

Очень важно отметить, что на самом деле в батареях нет «внутренних резисторов». Батареи накапливают и высвобождают свои заряды в результате химических процессов, которые во многом отличаются от других типичных источников напряжения.

Почему важно внутреннее сопротивление ·

Пользователи должны иметь возможность точно сравнивать качество и производительность аккумуляторов, особенно перед их покупкой. Почти все батареи имеют две маркировки "C" на этикетках: одна для длительных нагрузок, а другая - для коротких периодов. C-рейтинг по определению - это «максимальное количество электричества / тока, которое может безопасно обеспечить батарея». К сожалению, это определение (термин «безопасный») требует толкования и не имеет особого смысла на практике.

По этой причине сообщество RC решило, что внутреннее сопротивление батареи является хорошей мерой для сравнения батарей. Однако после изучения данных некоторые люди все еще не согласны с тем, что внутреннее сопротивление является хорошим показателем для сравнения.

Как рассчитать внутреннее сопротивление батареи Lipo ·

Поскольку мы пытаемся рассчитать сопротивление резистора, который на самом деле не является единственным реальным резистором, его невозможно измерить напрямую. Поэтому вместо этого нам нужно провести несколько других измерений и применить основы схемы в другом, чтобы вычислить значение. Чтобы определить внутреннее сопротивление, мы будем использовать два закона цепи, используя провал напряжения и ток.

Первый закон, который мы будем использовать, - это закон Ома. Этот закон гласит, что падение напряжения на резисторе равно току, умноженному на сопротивление.

V = I * R

Второй закон - это закон напряжения Кирхгофа. Этот закон гласит, что сумма всех падений напряжения в замкнутой цепи должна быть равна нулю. Другими словами, напряжение холостого хода (VOC) LiPo должно быть равно напряжению на сопротивлении нагрузки (VL) плюс напряжение, которое находится на смоделированном «внутреннем резисторе» (VI).

V_OC = V_I + V_L

Теперь мы можем использовать закон Ома для VI с I * RI.

V_OC = (I * R_I) + V_L

И, наконец, разрешение для RI дает следующее уравнение для внутреннего сопротивления:

R_I = (V_OC - V_L) / I.

Важно отметить, что есть и другие версии этого уравнения. Например, можно использовать закон Ома для замены VL на I * RL. Но затем в своих тестах я использовал небольшое сопротивление, чтобы добиться довольно высокого энергопотребления. Я не использовал высокоточный омметр (NB: средние мультиметры не измеряют сопротивления с точностью более 1 Ом). Итак, если вы полагаетесь на эту метрику, вероятно, возникнут некоторые ошибки. Ток и напряжение легче точно измерить.

Чтобы рассчитать внутреннее сопротивление аккумулятора, необходимо измерить напряжение аккумулятора без подключения нагрузки (VOC), ток (I), а затем напряжение (VR) с подключенной нагрузкой. Метод сбора этих данных чрезвычайно важен. На веб-сайтах и на YouTube есть ресурсы, которые могут помочь в измерении внутреннего сопротивления, и многие из них допускают простые ошибки.

Но приведенный ниже метод безошибочный:

· Подключите к батарее фиксированную нагрузку с помощью амперметра и одновременно с этим должен быть подключен вольтметр.

· Подключите цепь и оставьте ее подключенной на фиксированное время (я использовал около 20 секунд автономной работы, но другие батареи могут иметь другие требования или значения - это зависит от измеряемой батареи).

· Наблюдайте за потребляемым током (I) и напряжением нагрузки (VL), сделайте это как можно быстрее, затем отключите нагрузку.

· Подождите фиксированную и определенную продолжительность (я использовал 3 минуты между чтениями).

· Затем измерьте напряжение на клеммах аккумулятора вашего VOC.

Небольшое примечание о том, как я выбрал продолжительность шагов 2 и 4. Задержка по времени связана с емкостью. По сути, я хотел убедиться, что я выждал достаточно времени, чтобы стабилизировать систему и оставить нелинейную область кривой, где емкость все еще влияет. Емкость объясняет необходимость согласованности во времени. Например, когда вы измеряете напряжение через 1 секунду и 5 секунд, вы получите разные значения.

Метод переменного тока

Существует еще один метод измерения внутреннего сопротивления, при котором к батарее прикладывают переменную частоту и наблюдают. Этот метод требует специального оборудования и может быть не очень хорошим методом получения внутреннего сопротивления, если вас интересуют стабильные сценарии и сценарии с высокой нагрузкой. Также следует отметить, что некоторые зарядные устройства LiPo могут как измерять, так и сообщать о внутреннем сопротивлении.