درک تفاوت بین مقاومت داخلی و امپدانس برای هر کسی که با باتریهای UPS، سیستمهای BMS یا الکترونیک قدرت کار میکند، حیاتی است. در حالی که اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند، آنها خواص الکتریکی اساسا متفاوتی را نشان می دهند - یکی برای مدارهای DC، دیگری برای AC. این راهنما یک مقایسه واضح و فنی با مفاهیم عملی برای نظارت بر باتری ارائه می دهد.
مقاومت داخلی مخالف جریان جریان در داخل باتری در هنگام اعمال جریان مستقیم (DC) است. از مقاومت الکترولیت، الکترودها و اتصالات داخلی ناشی می شود. مقاومت داخلی یک عدد واقعی است (به عنوان مثال، 5.3 mΩ) و با فرکانس تغییر نمی کند. این یکی از مهم ترین شاخص های سلامت باتری است - افزایش مقاومت داخلی اغلب سیگنال سولفاته شدن، خوردگی شبکه یا کاهش ظرفیت را نشان می دهد.
امپدانس کل مخالف جریان متناوب (AC) در مدار است. این شامل هر دو مقاومت (قسمت واقعی) و راکتانس (قسمت خیالی، از ظرفیت و اندوکتانس) است. امپدانس وابسته به فرکانس است و به صورت یک عدد مختلط (R + jX) بیان می شود. در مانیتورینگ باتری، از اندازه گیری امپدانس AC برای ارزیابی ویژگی های داخلی بدون تخلیه باتری استفاده می شود.
جدول 1: تفاوت های کلیدی بین مقاومت داخلی (DC) و امپدانس (AC) در مهندسی برق.
| جنبه | مقاومت داخلی خواص الکتریکی (R) | امپدانس (Z) |
|---|---|---|
| کاربرد مدار | عمدتاً در مدارهایی که با جریان مستقیم (DC) کار می کنند استفاده می شود. | عمدتاً در مدارهای طراحی شده برای جریان متناوب (AC) استفاده می شود. |
| حضور مدار | قابل مشاهده در هر دو مدار جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC). | منحصراً برای مدارهای جریان متناوب (AC) که در DC وجود ندارد. |
| مبدا | از عناصری سرچشمه می گیرد که مانع جریان جریان الکتریکی می شوند. | از ترکیبی از عناصری که در برابر جریان الکتریکی مقاومت می کنند و واکنش نشان می دهند، ناشی می شود. |
| بیان عددی | با استفاده از اعداد واقعی قطعی، به عنوان مثال، 5.3 mΩ بیان می شود. | هم از طریق اعداد واقعی و هم از مولفه های خیالی بیان می شود که با R + jX مثال می زنند. |
| وابستگی به فرکانس | مقدار آن بدون توجه به فرکانس جریان DC ثابت می ماند. | مقدار آن با تغییر فرکانس جریان AC در نوسان است. |
| مشخصه فاز | هیچ ویژگی زاویه فاز یا بزرگی را نشان نمی دهد. | با هر دو زاویه فاز و قدر مشخص می شود. |
| رفتار در یک میدان الکترومغناطیسی | تنها زمانی که در معرض میدان الکترومغناطیسی قرار می گیرد، اتلاف نیرو را نشان می دهد. | هم اتلاف نیرو و هم ظرفیت ذخیره انرژی در میدان الکترومغناطیسی را نشان می دهد. |
در سیستمهای مدیریت باتری مدرن (BMS)، هم مقاومت داخلی و هم امپدانس کنترل میشوند تا تصویر کاملی از سلامت باتری ایجاد شود. افزایش مقاومت داخلی یک هشدار اولیه در مورد تخریب است، در حالی که طیف سنجی امپدانس می تواند تغییرات شیمیایی داخلی را نشان دهد. DFUN BMS از روشهای اندازهگیری دقیق AC برای ردیابی روند مقاومت داخلی و تشخیص ناهنجاریها قبل از اینکه منجر به شکست شود، استفاده میکند.
BMS DFUN یک جریان AC با فرکانس ثابت را به هر سلول باتری اعمال می کند و افت ولتاژ حاصل را اندازه می گیرد. مقاومت داخلی با استفاده از قانون اهم با دقت 1-2% محاسبه می شود. این روش غیر تهاجمی است، نیازی به جدا کردن باتری ندارد و دادههای بیدرنگ را برای نگهداری پیشبینیکننده ارائه میکند.
مقاومت داخلی (R) یک ویژگی DC است که با جریان جریان مخالف است، در حالی که امپدانس (Z) یک ویژگی AC است که هم مقاومت و هم راکتانس را شامل می شود.
افزایش مقاومت داخلی یکی از اولین نشانه های تخریب باتری، سولفاته شدن و کاهش ظرفیت است.
DFUN BMS از روش تزریق جریان AC با فرکانس ثابت برای اندازهگیری مقاومت داخلی با دقت 1-2 درصد، بدون وقفه در عملکرد باتری استفاده میکند.
