Nội trở ắc quy (pin) hay điện trở trong được định nghĩa là sự cản trở dòng điện trong ắc quy. Có hai thành phần cơ bản ảnh hưởng đến điện trở trong của ắc quy, chúng là điện trở điện tử và điện trở ion. Điện trở điện tử cộng với điện trở ion sẽ được gọi là tổng điện trở hiệu dụng.
– Điện trở điện tử: bao gồm điện trở suất của vật liệu thực tế như vỏ kim loại và các bộ phận bên trong; cũng như các vật liệu này tiếp xúc với nhau tốt như thế nào.
Ảnh hưởng của phần tổng điện trở hiệu dụng này xảy ra rất nhanh và có thể được nhìn thấy trong vòng vài mili giây đầu tiên sau khi đặt pin vào tải.
– Điện trở ion: là khả năng chống lại dòng điện trong pin do các yếu tố điện hóa khác nhau như độ dẫn điện của chất điện phân, độ linh động của ion và diện tích bề mặt điện cực.
Xem thêm: Ắc quy cho UPS
Các hiệu ứng phân cực này xảy ra chậm hơn so với điện trở điện tử và góp phần vào tổng điện trở hiệu dụng, thường bắt đầu vài mili giây hoặc hơn sau khi pin được đặt dưới tải.
Kiểm tra trở kháng 1000 Hz đôi khi được sử dụng để thể hiện điện trở trong. Trở kháng được định nghĩa là điện trở đối với dòng điện xoay chiều. Do thử nghiệm ở tần số 1000 Hz có tốc độ cao nên một phần hệ số kháng ion có thể không được ghi lại đầy đủ.
Thông thường, giá trị trở kháng 1000 Hz sẽ nhỏ hơn tổng giá trị điện trở hiệu dụng của cùng một loại pin. Nên kiểm tra trở kháng trên một dải tần số để mô tả chính xác điện trở trong.
Tác động của điện trở điện tử và ion có thể được quan sát bằng cách sử dụng thử nghiệm xung kép. Thử nghiệm này bao gồm việc đặt pin ở mức nền thấp cho phép pin ổn định trước rồi sau đó cho pin hoạt động với tải nặng hơn trong khoảng 100 mili giây.
Sử dụng “Định luật Ohms”, tổng điện trở hiệu dụng sau đó được tính bằng cách chia sự thay đổi điện áp cho sự thay đổi dòng điện.
Ví dụ (hình 1), nếu sử dụng tải ổn định 5 mA kết hợp với xung 505 mA thì sự thay đổi dòng điện là 500 mA. Nếu điện áp thay đổi từ 1,485 đến 1,378, điện áp delta sẽ là 0,107 Vôn, do đó mang lại tổng điện trở hiệu dụng là 0,107 Vôn/500mA hoặc 0,214 Ohms.
Điện trở hiệu dụng điển hình của pin hình trụ kiềm Energizer mới (sử dụng dòng ổn định 5 mA, sau đó là xung 505 mA trong 100 mili giây) sẽ vào khoảng 150 đến 300 miliohm, tùy thuộc vào kích thước.
Đặc điểm của nội trở trong ắc quy
– Nội trở ắc quy càng lớn thì sự cản trở dòng điện càng cao hay nói cách khác ắc quy có nội trở cao hơn giá trị ban đầu của nó thì không tốt.
– Bình ắc quy có dung lượng càng lớn thì nội trở trong càng nhỏ và ngược lại
– Các loại ắc quy khác nhau thì có nội trở trong khác nhau
– Khi đo nội trở trong chỉ đạt giá trị chính xác nhất khi ắc quy được nạp đầy
– Giá trị nội trở trong lớn hơn 50% giá trị ban đầu thì ắc quy đã giảm dung lượng và được cảnh báo, nếu vượt quá 100% giá trị ban đầu thì coi như hỏng
– Mỗi ắc quy đều có giá trị nội trở trong riêng và được nhà sản xuất công bố, giá trị đó là tham chiếu để kiểm tra chất lượng còn lại của ắc quy
– Ắc quy chuyên dụng cho UPS thường có nội trở trong dưới 20mili onhm, và nếu giá trị này gấp đôi thì nên thay acquy cho ups liền
Khi nội trở trong của pin phải cần các máy chuyên dụng mới cho kết quả chính xác, từ đó có thể đoán được chất lượng pin đang sử dụng.
Các phương pháp đo Nội Trở Ắc quy
Có 3 cách đo nội trở trong ắc quy phổ biến nhất đó là:
– Phương pháp (DC Load Method) thử tải dòng điện rồi suy ra:
Phương pháp này được xây dựng lâu đời và khá thông dụng nhất. Ắc quy sẽ xả nhanh trong một giây hoặc lâu hơn. Dòng tải cho ắc quy vừa và nhỏ 5ah, 7.2ah…là 1A hoặc nhỏ hơn. Đối với ắc quy khởi động hoặc loại lớn, dòng tải từ 40A – 1000A hoặc lớn hơn.
Vôn kế đo điện áp mạch hở (OCV) khi không tải, tiếp theo là đo điện áp khi có tải. Định luật Ohm tính giá trị điện trở (hiệu điện thế chia cho dòng điện bằng điện trở).
R = U/I
Từ công thức này, suy ra giá trị điện trở của ắc quy, phương pháp này có ưu điểm là chính xác cao nhưng nhược điểm là thời gian thực hiện phức tạp và lâu.
– Phương pháp đo AC (AC Conductance) đo độ dẫn điện xoay chiều AC:
Các Cách đo độ dẫn điện xoay chiều AC để đánh giá ắc quy khởi động được Keith Champlin trình bày vào những năm 1975 bằng cách chứng minh mối tương quan tuyến tính giữa thử nghiệm tải và độ dẫn điện.
Đây là phương pháp khá phức tạp và ra đời khá lâu nhưng vẫn còn sử dụng cho tới ngày nay.
– Phương pháp Phổ tổng trở điện hóa, quang phổ trở điện hóa (Electrochemical Impedance Spectroscopy, viết tắt là EIS): EIS thường được sử dụng rộng rãi cho việc nghiên động học các quá trình điện hóa, nó phù hợp cho việc thay đổi của các quá trình chuyển điện tích xảy ra trong Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential scanning calorimetry, viết tắt là DSC) dưới ảnh hưởng trong thời gian dài của yếu tố nhiệt.
Những Thiết Bị Đo Nội Trở Ắc quy Chuyên Dụng
Trên thịt trường hiện nay có rất nhiều thiết bị đo nội trở ắc quy chuyên dụng, chi phí khá là mắc và nhiều thương hiệu nổi tiếng như:
– Hãng Fluke BT521
– Hioki Hioki BT3554, BT3554-10, BT3554-50,…
– Hãng Tenmars TM-6002
– Hãng Itech IT5100
– Hãng Uni-t UT3560 (UT3562 và UT3563)
