Как измерить внутреннее сопротивление аккумулятора 18650

Что показывает внутреннее сопротивление

Аккумулятор можно условно представить как источник напряжения с небольшим сопротивлением внутри.

Когда нагрузка потребляет ток, часть напряжения теряется на этом внутреннем сопротивлении. Чем оно выше, тем сильнее просадка напряжения и тем больше нагрев элемента при одинаковой нагрузке.

Поэтому два аккумулятора с одинаковыми 4,0 В на мультиметре могут вести себя совершенно по-разному.

Один спокойно отдаёт несколько ампер, второй сразу просаживает напряжение и устройство отключается.

Почему нельзя измерить его режимом Ω

Обычный мультиметр в режиме сопротивления подаёт собственный небольшой измерительный ток и рассчитан на обесточенные цепи.

Аккумулятор сам является источником напряжения.

Если подключить омметр непосредственно к контактам 18650, полученное значение не будет корректным измерением внутреннего сопротивления элемента.

Самый простой принцип измерения

Понадобятся два значения:

• напряжение аккумулятора без нагрузки;
• напряжение при известном токе нагрузки.

После этого сопротивление можно приблизительно рассчитать:

R = ΔU / I

где:

ΔU – падение напряжения;

I – ток нагрузки.

Например, без нагрузки аккумулятор показывает 4,00 В.

При токе 1 А напряжение падает до 3,95 В.

Падение составляет:

4,00 – 3,95 = 0,05 В

Тогда:

0,05 В / 1 А = 0,05 Ом = 50 мОм

Получаем приблизительное внутреннее сопротивление 50 мОм.

Чем создать нагрузку

Для повторяемого измерения лучше использовать:

• электронную нагрузку;
• тестер аккумуляторов;
• зарядное устройство с функцией измерения IR;
• специализированный анализатор элементов.

Обычный мощный резистор тоже можно использовать, но ток при таком способе меняется вместе с напряжением аккумулятора, поэтому расчёт становится менее удобным.

Электронная нагрузка позволяет задать ток и получить более стабильный результат.

Измеряйте напряжение быстро

Напряжение аккумулятора начинает меняться сразу после подключения нагрузки.

Для приблизительного DC-измерения удобно сравнивать значение непосредственно перед включением нагрузки и вскоре после её подключения.

Если ждать слишком долго, на результат уже начинают влиять разряд аккумулятора, температура и другие процессы.

Для сравнения нескольких элементов используйте одинаковый ток и одинаковую последовательность измерения.

Контакты тоже добавляют сопротивление

При измерении десятков миллиом даже небольшое сопротивление проводов и держателя уже становится заметным.

Плохой контакт способен создать впечатление, что аккумулятор значительно хуже, чем на самом деле.

Проверьте:

• чистоту контактов;
• силу прижима держателя;
• состояние проводов;
• надёжность разъёмов;
• одинаковость измерительной оснастки для всех элементов.

Если тестер имеет четырёхпроводное подключение Kelvin, влияние проводов и контактов можно значительно уменьшить.

Как оценивать полученное значение

Универсального числа, которое разделяет все 18650 на исправные и неисправные, нет.

На сопротивление влияют:

• модель аккумулятора;
• химия;
• допустимый ток;
• уровень заряда;
• температура;
• возраст;
• количество циклов;
• способ измерения.

Высокотоковый новый элемент и аккумулятор большой ёмкости могут иметь разные нормальные значения даже в полностью исправном состоянии.

Поэтому особенно полезно сравнивать одинаковые аккумуляторы при одинаковых условиях.

Уровень заряда влияет на результат

Нельзя корректно сравнивать полностью заряженный аккумулятор с почти разряженным.

Перед сравнением нескольких 18650 желательно привести их к близкому уровню заряда и одинаковой температуре.

Лучше также дать аккумуляторам немного постоять после зарядки или разряда, чтобы напряжение стабилизировалось.

Температура тоже имеет значение

На холоде внутреннее сопротивление Li-ion элементов увеличивается.

Поэтому аккумулятор, который только что принесли с улицы зимой, может показать значительно худший результат, чем тот же элемент после прогрева до комнатной температуры.

Сравнивайте элементы примерно при одинаковой температуре.

Почему разные тестеры показывают разные цифры

Один прибор может измерять сопротивление импульсом постоянного тока, другой – переменным сигналом определённой частоты.

Это разные методы.

Поэтому, например, 35 мОм на одном зарядном устройстве и 50 мОм на другом не обязательно означают ошибку одного из приборов.

Для отслеживания износа лучше использовать один и тот же тестер и одинаковые условия.

Что важнее – ёмкость или внутреннее сопротивление

Это разные характеристики.

Аккумулятор может сохранить приличную ёмкость, но уже иметь высокое внутреннее сопротивление. В фонаре на небольшой мощности он ещё работает нормально, а в шуруповёрте или другой мощной нагрузке напряжение резко проседает.

Возможна и обратная ситуация: сопротивление остаётся приемлемым, но фактическая ёмкость уже существенно уменьшилась.

Поэтому для полноценной оценки 18650 полезно знать оба параметра:

ёмкость – сколько энергии элемент может отдать;

внутреннее сопротивление – насколько хорошо он способен отдавать ток.

Как использовать измерение при подборе элементов в сборку

Для батарейной сборки элементы желательно подбирать не только по одинаковой модели и ёмкости.

Полезно также сравнить их внутреннее сопротивление.

Если один аккумулятор значительно отличается от остальных, под нагрузкой его напряжение будет изменяться быстрее, а нагрев может быть выше.

Это особенно нежелательно в последовательной сборке, где самый слабый элемент ограничивает работу всей батареи.

Когда аккумулятор стоит проверить дополнительно

Повышенное внутреннее сопротивление особенно вероятно, если:

• устройство выключается при увеличении нагрузки;
• напряжение без нагрузки выглядит нормальным;
• аккумулятор сильно проседает по напряжению;
• элемент нагревается сильнее остальных;
• аккумулятор старый;
• он пережил глубокий разряд;
• в сборке одна группа постоянно достигает предела раньше остальных.

В этих случаях измерение внутреннего сопротивления вместе с тестом ёмкости даёт гораздо больше информации, чем одно измерение напряжения.