Что скрывается за одним числом
Внутреннее сопротивление характеризует часть реакции аккумулятора на проходящий ток. Реальная ячейка сложнее обычного резистора: на её напряжение влияют омические потери, электрохимические процессы и их изменение во времени. Поэтому значение зависит не только от конструкции, но и от метода измерения, температуры и состояния заряда.
Измерение отдельной ячейки и измерение готового модуля на внешних клеммах — разные задачи. Во втором случае в результат могут входить соединения, шины и проводящие элементы BMS. Падение напряжения в кабеле от батареи до инвертора относится уже к внешней цепи. Эти потери нельзя автоматически приписывать износу ячеек.
Простой расчёт: просадка и потери
Для приближённой резистивной модели используют два выражения: падение напряжения ΔU = I × R и мощность потерь P = I² × R. Они полезны для понимания масштаба, но не описывают всю динамику батареи.
Допустим, эквивалентное сопротивление рассматриваемого участка составляет 20 мОм, то есть 0,02 Ом. При токе 50 А падение напряжения равно 1 В, а резистивные потери — 50 Вт. При 100 А получаем уже 2 В и 200 Вт. Ток вырос вдвое, а потери — вчетверо.
Это условный пример, не норматив хорошей или плохой батареи. Если в рассматриваемый участок входят кабели и контакты, часть тепла выделяется именно в них. А число, измеренное коротким тестом переменного тока, нельзя без проверки считать постоянным сопротивлением для длительного разряда.
ACIR и DCIR: разные условия наблюдения
ACIR получают с помощью испытательного переменного сигнала заданной частоты. В характеристиках ячеек часто встречается измерение на 1 кГц. Такой метод позволяет быстро сравнивать образцы при одинаковых условиях, но результат относится к этой частоте и методике.
DCIR определяют по изменению напряжения при заданном изменении постоянного тока: R ≈ ΔU / ΔI. Существенно, через какое время после изменения тока считывают напряжение. Измерение через доли секунды и через несколько секунд может захватить разную часть переходных процессов.
Один метод не является безусловно «точнее» другого: они отвечают на разные вопросы. Для сопоставления нужны одинаковые температура, SOC, точки подключения и процедура. Нельзя сравнить значение ACIR из паспорта с произвольным измерением DCIR и по их разнице объявить батарею неисправной.
Как использовать результат в диагностике
Рост сопротивления при сопоставимых условиях может быть признаком изменений батареи, но требуется проверка: причиной могут оказаться холод, плохой контакт или различие режимов испытания. Полезнее наблюдать тенденцию вместе с доступной ёмкостью, нагревом, разбросом напряжений групп и событиями BMS, чем судить по единственному числу.
Для малых сопротивлений используют подходящий батарейный тестер и четырёхпроводное подключение, уменьшающее влияние измерительных проводов. Испытания мощных аккумуляторов должен выполнять специалист по предусмотренной процедуре. Обычный режим омметра не предназначен для измерения сопротивления действующего источника питания; замыкать батарею ради проверки нельзя.
Источники и продолжение
HIOKI: измерение внутреннего сопротивления ячеек разбирает частоту испытания и четырёхпроводное подключение. Пояснение HIOKI о методах измерения помогает отличить батарейный тестер от обычного измерителя сопротивления. При практической проверке нужны также инструкция прибора и методика производителя батареи.
Связанные статьи: ток относительно ёмкости C-rate, состояние батареи SOH, напряжения и границы отключения. Все термины глоссария.