resistenza interna di un accumulatore.

[TITAN]

quale è il modo migliore e corretto della misura della resistenza interna di un accumulatore ?
varia al variare della capacità residua ?

[richiurci]

bella domanda... a esperienza direi di si se per resistenza interna si intende la modellizzazione di qualsiasi caduta di tensione sotto carico.

Ma dipende anche dall'invecchiamento, o se vuoi dalla capacità effettiva a piena carica che diminuisce col numero di cicli.

Per misurarla ci sono apparecchiature apposite ma non sono esperto, immagino si debba misurare la caduta di tensione a varie correnti erogate, ma se non sbaglio si intende quella a batteria carica.

[udos46]

la misura piu semplice consiste con la misura dei volt a vuoto
poi devi mettere un carico di cui devi conoscere quanti amper scorrono
e rifai la misura dei volt
la differenza tra volt a vuoto e a carico , vale la legge di ohm
cioe' r(interna a quel carico) U/I
es. a vuoto 12 volt
a 50 A 10 volt
delta 2 volt : U 2volt
--------------- R (i) = 0,04 Ohm ( 40 mOhm)
I 50

[angel99]

Dipende dall'uso che devi fare dell'informazione.

- Al primo livello di astrazione, l'accumulatore è un generatore ideale di tensione, resistenza interna nulla. Per la maggior parte delle necessità è un ottimo modello.

- Il livello successivo è quello di considerarlo un generatore ideale di tensione con in serie una resistenza costante. Questo modello è valido per assorbimenti costanti e per la fase di utilizzo con batteria carica. La resistenza interna la calcoli misurando la tensione a vuoto, la tensione a carico e la corrente assorbita. La resistenza interna è data dal rapporto tra la la caduta di tensione e la corrente.

Adesso si apre un ventaglio di possibilità per rendere il modello più realistico. Vediamone alcune.

- La resistenza interna varia con lo stato di carica (SOC) della batteria. Abbastanza ovvio che la resistenza interna diventi maggiore, man mano che la batteria si scarica. Per ottenere questi dati ci si basa sulle curve di scarica del datasheet, oppure si fanno delle misure che tengano conto del parametro SOC. Il problema è conoscere il SOC dell'accumulatore. Ci sono differenti metodi per misurarlo, tensione a vuoto, tensione a carico, differenza tra queste tensioni, tempo trascorso dall'inizio della scarica, carica elettrica erogata, ecc. Il metodo della carica erogata è il più complesso, ma anche il più preciso.

- La resistenza interna varia con lo stato di salute (SOH) della batteria. Anche questo dovrebbe essere ovvio. Una batteria vecchia avrà una resistenza interna maggiore. I modelli qui si fanno decisamente più complessi e conoscere l' SOH di un accumulatore è una faccenda assolutamente non banale. Esistono molti algoritmi che si basano essenzialmente sul numero di cariche eseguite e sulla profondità delle scariche. Va notato che il SOH di un accumulatore influenza anche il calcolo dell' SOC. Una batteria vecchia si carica meno di una batteria nuova.

- Adesso arriva il mostro. La temperatura. Se è ovvio che la resistenza interna dipenda dalla temperatura, meno ovvio è che la resistenza diventi inferiore a temperatura crescente e che lo faccia in modo estremamente non lineare. Aggiungere il fattore temperatura alle equazioni sopra è quasi un obbligo per il fatto che l' SOH e l' SOC dipendono fortemente dalla temperatura. Sul modello da utilizzare si stanno scornando fior di ricercatori e tutti danno il proprio modello come il migliore (tutti quelli che ho provato sono ben lontani dall'essere neppure vicini al comportamento reale). L'unica strada è modellare lo specifico accumulatore nello specifico utilizzo.

Tutto questo a carico costante, ma...

- Caso carichi impulsivi. La maggior parte dei dispositivi portatili non ha carichi costanti, ma assorbe considerevoli correnti per brevissimi istanti, con lunghe pause di intervallo. Il comportamento degli accumulatori non può essere modellato con la corrente media, ma ogni chimica e anche ogni modello ha comportamenti distinti.

- Caso carichi commutati. Caso estremo del punto precedente, quando il carico è lo stadio di ingresso di un DC-DC converter (molto frequente). In questo caso non si può più parlare di resistenza interna, ma si deve considerare l'impedenza. Apriti cielo.

Questo giusto per dare un'idea del vespaio che sta sotto l'innocente domanda sulla resistenza interna di un accumulatore. E ho semplificato alla grande. Nei testi sacri sugli accumulatori, sono centinaia e centinaia le pagine sull'argomento (per ogni differente chimica, ovvio).

[udos46]

ottima spiegazione
comunque io uso un tester americano giallo che mi da delle buone misure di R int e di A CC , percentuale dello stato della batteria

grazie

[TITAN]

grazie per le risposte e soprattutto per angel99 di quella più esaustiva. è esclusivamente per conoscenza personale, perché sono in conflitto con le possibili misure. ad esempio una batteria carica se sottoposta anche ad un modesto carico la caduta di tensione inizialmente e sostanziosa e lo è sicuramente meno del doppio raddoppiando il carico. quindi non so se il modo corretto è di applicare un carico di ad es. 5 A e leggere la tensione, poi portare la corrente a 10 A e facendo la differenza delle due tensioni calcolare la resist. interna con una corrente che è la differenza delle due ossia 5 A.

[angel99]

la caduta di tensione inizialmente e sostanziosa e lo è sicuramente meno del doppio raddoppiando il carico

Nulla di strano. Indica che esiste una resistenza interna differente a differenti correnti di scarica.

La resistenza interna di un accumulatore è tutto fuorché un resistore fisico. E' composta da vari elementi di cui il più importante è quello costituito dall'elettrolita. Infatti il coefficiente di temperatura è negativo e questo dovrebbe far pensare.

Il comportamento dell'elettrolita varia molto al variare della corrente circolante e comprende anche elementi forte non linearità. Un esempio è il raggiungimento della corrente alla quale si ha formazione di gas agli elettrodi. La resistenza interna presenta un ginocchio importante a questo livello di corrente. Un altro fattore è la stratificazione della concentrazione della fase acida nell'elettrolita degli accumulatori nei quali non ci sia un supporto poroso o gel. In questo caso la resistenza interna è data da un insieme continuo di resistori in parallelo con valori che vanno dal più alto (in superficie) al più basso (sul fondo).

Non citata nel post precedente c'è anche la differenziazione tra resistenza interna in fase di carica e in fase di scarica. Sono resistenze diverse con modelli a loro stanti. Se arrivare alla formazione di fase gassosa agli elettrodi in fase di scarica è quasi sempre segno di errato utilizzo di un accumulatore, la formazione di idrogeno gassoso negli accumulatori al piombo in fase di carica è prassi. Gli accumulatori VRLA prevedono proprio la ricombinazione interna del gas generato. La formazione di gas viene ciclicamente spinta anche per agevolare il rimescolamento dell'elettrolita e diminuire in questo modo la resistenza interna dell'accumulatore stesso.

[TITAN]

ciao angell99 mi piacerebbe sapere da dove provengono le tue conoscenze , se personali o per lavoro.
negli accumulatori al piombo ad esempio durante la scarica dopo circa un paio di minuti avviene il famoso fenomeno del "ginocchio" che hai menzionato prima , il quel punto crescendo la tensione in fase di scarica ad esempio è come se ed effettivamente è , si riduce la resistenza interna e credo che in quel punto non sia corretto fare misure di R.I. ma riguardo alla risposta che ho dato al punto (6) secondo te è corretta o è completamente sbagliata ?

[angel99]

Quel po' che conosco sugli accumulatori l'ho studiato per necessità di lavoro. Ho progettato un sistema di illuminazione stradale ad accumulo fotoelettrico e la batteria è la parte forse più importante di tutta la faccenda. Il materiale lo trovi in rete, ci sono molti testi e più informazioni di quante se ne possano assorbire. Poi serve la sperimentazione.

Ciò che hai scritto in [6] è la prova che non esiste LA resistenza interna di un accumulatore. Scrivere che l'accumulatore X ha resistenza interna Y ohm, è un non senso. L'equivalente corretto è scrivere che l'accumulatore X ha resistenza interna Y1 ohm a carico Z1 A, temperatura T1 °C, nuovo e a piena carica . Lo stesso accumulatore X ha resistenza interna Y2 ohm a carico Z2 A temperatura T2 °C, dopo 100 cicli normalizzati di carica-scarica e all' 80 % di carica.

Non è che misurare la resistenza interna a basso carico sia sbagliato, farlo significa ottenere la resistenza interna a quella corrente. Volendo essere pignoli (e in alcuni casi è necessario esserlo), la resistenza interna di un accumulatore è funzione (tra le altre variabili) della corrente erogata. Come funzione, non è possibile assegnarli un valore unico, ma si possono assegnare una serie di valori (medio, minimo, puntuale, ecc.) che si riferiscono all'andamento della funzione.

Il valore più importante è quello che si riferisce ad una specifica corrente e si ottiene come limite del rapporto incrementale della caduta di tensione sulla corrente erogata. E' la definizione di derivata della funzione caduta di tensione per corrente erogata.

Il metodo di misura corretto risulta allora quello di impostare la corrente a quella rispetto alla quale si vuole ottenere la resistenza interna, misurare la tensione, incrementare di poco la corrente erogata, misurare la nuova tensione e procedere al calcolo come indicato sopra. Quanto deve essere quel poco dipende dalla precisione che si vuole ottenere, dalla risoluzione degli strumenti e così via.

Una strada ancora migliore è quella di ricavare la funzione caduta di tensione per corrente assorbita e procedere alla derivazione per via numerica sui dati ottenuti. Essendo la funzione strettamente continua, l'operazione è più che lecita e permette di ottenere informazioni più consistenti. La resistenza interna diventa allora una curva, funzione della corrente assorbita.

Volendo proseguire ulteriormente, la singola curva può diventare una famiglia di curve funzione dello stato di carica, della temperatura, o essere visualizzata come superficie funzione di due variabili. Vengono fuori anche degli ottimi wallpaper...

[TITAN]

ti ringrazio delle spiegazioni. faro prove.