جهاز اختبار المقاومة الداخلية وجهد البطارية

الخلية التي تقرأ جهدًا صحيحًا قد تكون مع ذلك خلية خاطئة. والفارق الذي يفصل خلية جيدة عن خلية حدّية، عند حالة الشحن نفسها، هو مقاومتها الداخلية عادة، وهي مقدار بالميلّي أوم يجب قياسه والخلية في موضعها ودون تحميلها.

نظرة عامة على المنتج

هذه أجهزة منضدة وخطّ، لا شواحن. كل واحد منها يُمرّر تيارًا متناوبًا بتردد 1 kHz في الخلية عبر زوج من الأطراف، ويلتقط الجهد الناتج على زوج ثانٍ، ويُبلّغ المقاومة الداخلية وجهد الطرفين في الوقت نفسه على شاشة ملوّنة بقياس 4,3 بوصة.

وتُغطّى هنا عائلتان. الأولى تمتد من فئة 60 V إلى فئة 1500 V، بسبعة مديات مقاومة وأدنى مدى عند 0,1 µΩ في طرازات الجهد العالي. والثانية عائلة من طرازين، 60 V و200 V، بستة مديات من 30 mΩ إلى 3000 Ω وتيار اختبار أدنى. وكلتاهما تسدّان العمل نفسه على الخط، وتختلفان في مقدار الجهد الذي تحتمله كل منهما وفي دقّة تقسيم الطرف الأدنى.

آلية عمل جهاز قياس المقاومة الداخلية للبطارية

يطبّق الجهاز تيارًا متناوبًا صغيرًا بتردد 1 kHz في الخلية، عبر زوج الدفع من التوصيلة الرباعية. ويأخذ زوج الاستشعار الجهد المتناوب على طرفي الخلية. ولأن زوج الاستشعار لا يحمل تيارًا يُذكر، لا تدخل مقاومة الأسلاك والمشابك والتلامس مع الخلية في ذلك الجهد، وتكون نسبة الجهد إلى التيار هي معاوقة الخلية عند ذلك التردد.

ويُستعمل التيار المتناوب بدل المستمر لأن المستمر يستقطب الخلية: تدفع الخلية بقوتها الدافعة الكهربائية الخاصة، فتنجرف القراءة ما دام التيار مطبَّقًا. وعند 1 kHz يقع القياس فوق منطقة نقل الشحنة ودون المنطقة الحثّية، فيكون الرقم مستقرًّا قابلًا للتكرار ويغلب عليه الكهرل ومسار التيار.

ويُقاس جهد الطرفين على زوج الاستشعار نفسه، ولهذا تنتمي القراءتان إلى اللحظة نفسها. وهذا يهمّ على الخط: فالخلية التي تُشحن أو التي خرجت من مرحلة تشكيل تتحرّك في الجهد، ومقاومة قيست في لحظة وقورنت بجهد قيس في لحظة أخرى ليست زوجًا صحيحًا.

والفرز يقارن كل قراءة من القراءتين بحدودها. ولا تمرّ الخلية إلا إذا كانتا داخل الحدين معًا، فتُفصل الخلية التي مقاومتها جيدة وجهدها منخفض، أو العكس، بدل أن تُعدَّل في متوسط يمرّ.

كيف تختار الجهاز المناسب

ابدأ بأعلى جهد سيبلغه الحامل يومًا. فالخلية المفردة أو الحزمة الصغيرة تقع في فئة 60 V؛ وموديول من خلايا متسلسلة يطلب فئة 300 V أو 600 V؛ والسلسلة الكاملة تطلب 1000 V أو 1500 V. واترك هامشًا فوق جهد الحزمة الاسمي، لأن السلسلة المشحونة بالكامل تعلو رقم لوحتها.

ثم طرف نافذة المقاومة. فإن كانت أصغر خلية تُصنَّف كيسية صغيرة أو زرّية، فمدى 3 mΩ بقدرة تمييز 0,1 µΩ هو المطلوب، وهذا التمييز لا يأتي في إحدى العائلتين إلا مع طرازات الجهد العالي. وإن كانت كل خلية منشورية كبيرة أو كتلة رصاصية حمضية، فمدى 30 mΩ كافٍ والطراز قصير المدى أوفق في الكلفة.

ثم الدقة التي يطلبها رسم العميل. فالعائلتان تفترقان بمعامل يقارب اثنين في المقاومة وخمسة في الجهد؛ وحيث تكون نافذة القبول واسعة لا يهمّ أيّ الفرقين، وحيث تكون ضيقة كان الرقم الأدقّ هو سبب الاختيار.

ثم الواجهة. فالمنضدة التي تُقرأ على شاشتها لا تحتاج أكثر. والخطّ الذي يفرز يحتاج منفذ المناولة أو الخطوط الخارجية، والخطّ الذي يسجّل يحتاج الرابط التسلسلي أو مقبس USB المضيف. وحيث يجب أن تبلغ بيانات الخلية إلى وحدة تحكّم منطقي مبرمجة، فالبروتوكول هو المهم، والعائلتان تنصّان على SCPI وModbus RTU.

وأخيرًا الحامل والأسلاك. فمشبك كلفن والمجس الإبري والمجس القضيبي لا تُتبادل على طرف صغير، وطول السلك يؤثّر في أعلى مدى المقاومة أكثر مما يؤثّر في أدناها.

حدود القياس واعتبارات الاختيار

القراءة معاوقة عند 1 kHz لا مقاومة بالتيار المستمر. فالخلية ذات مقاومة نقل شحنة عالية قد تبدو مقبولة عند 1 kHz وضعيفة تحت خطوة حمل. وحيث يكون التطبيق تفريغًا بمعدل عالٍ، فالرقم المستمر هو المطلوب، وهو يأتي من اختبار حمل لا من هذا الجهاز.

وتيار الاختبار صغير عن قصد، دون 10 mA في عائلة، وجهد الدائرة المفتوحة دون 20 mV. وهذا ما يجعل القياس غير مُتلِف، وهو نفسه ما يمنع الجهاز من أن يقوم مقام اختبار سعة أو حمل. فهو يصنّف الخلية ولا يوصّفها.

وجودة التلامس تحدّد أرضية القياس. فعند 0,1 µΩ يُقرأ المشبك غير المستقر زيادةً في المقاومة، ولهذا وُجد فحص التلامس، ولهذا يحسن تشغيله لا تجاوزه طلبًا للسرعة. وضغط المجس وحالة طرفه أهمّ من رقم دقة الجهاز عند ذلك المستوى.

والحرارة تحرّك القراءة. فالعائلتان تعرضان تعويضًا حراريًا، لكن التعويض حساب مقابل درجة حرارة مرجعية لا إزالة للأثر؛ وخلية قيست باردة وأخرى قيست دافئة تختلفان ما دام معامل التعويض خاطئًا لتلك الكيمياء.

وفئة الجهد حدّ أمان بقدر ما هي مدى. فجهاز 60 V موصولًا بسلسلة 400 V خارج تصنيفه، والعزل والخلوص داخل طراز 1500 V ليسا كما في طراز 60 V. وتُختار الفئة لأعلى جهد يمكن أن يكون حاضرًا، لا للجهد الحاضر عادة.