İç Direnç Nedir? İç Direncin Önemi Nedir? İç Direnç Nasıl Ölçülür? (internal Resistance)

Pillerde İç Direnç

Pilde iç direnç nedir? İç direncin etkileri nelerdir? İç direnç nasıl ölçülür gibi sorulara cevap arayacağız.

Her malzemenin olduğu gibi pillerin de bir direnci vardır. Buna internal resistance yani iç direnç denir.

1 numaralı pilin iç direnci, 2 numaralı pilin iç direncinden daha yüksekse 1 numaralı pil 2 numaralı pilden daha kötü bir pildir diyebilir miyiz?  Bunu söyleyemeyiz.  Bir pilin iç direnci 10 mOhm, diğer pilin iç direnci 20 mOhm iken birinin diğerinden daha iyi olduğunu söyleyemeyiz.

Bir hücre modelinin iç direnci biliniyorsa, datasheette bir aralık verildiyse, -örneğin Panasonic 18650GA hücresinin iç direnci 25-35 mOhm arasındadır- siz bu modelden bir pil ölçerseniz ve ölçtüğünüz hücrenin iç direnci 45 mOhm ya da daha fazla çıkarsa elinizdeki hücrede bir problem olduğunu söyleyebilirsiniz. Ancak farklı bir modelin iç direncini ölçüp 45 bulursanız bu hücre arızalıdır diyemezsiniz. Örneğin BAK 18650C4 modelinin iç direnci yüksektir.  Her model, kendi iç direnci referans alınarak yorumlanmalıdır.

Yani iç direnci yüksek olan her hücreye kötü diyemeyiz.

İç direncin değerini belirleyen birçok faktör vardır. Hücrenin kapasitesi, maksimum deşarj akımı, maksimum şarj akımı, kendi kendine deşarj olma süresi, hücrenin yapımında kullanılan malzemeler ve markanın üretim teknolojisi gibi birçok faktör sayılabilir.

Büyük markaların bazı 18650 modellerinin listesini çıkardım. Buradan iç direnç ile ilgili bazı yorumlar yapabiliriz. Gördüğünüz gibi maksimum deşarj akımı yüksek olan pillerin iç direnci genel olarak çok düşük.  Bir pilin iç direnci yüksek olsa da pil gayet sağlıklı ve yüksek kapasiteli olabilir.

Seri ve Paralel Batarya Gruplarında İç Direncin Önemi

Pillerle seri ve paralel bir batarya grubu yapacaksak kesinlikle aynı model pilleri kullanmalıyız. Aynı modelin de birbirine en yakın iç dirençlerdeki modellerini kullanmalıyız. Farklı iç dirençlerdeki pilleri seri yaparsak batarya grubunu kullanırken, tüm batarya grubundan eşit akım çekmeyi beklerken farklı iç dirençlerdeki hücreler farklı akımlarla deşarj olabilirler. Böylece bir grup diğerinden çok daha önce deşarj voltajına ulaşmış olur ve bataryamızı tam kapasite ile kullanamayız.

Kullandığımız bms’lerin birçoğunda balans özelliği yok. Var olanlarda da balans akımı, 50 mA, 100 mA gibi ufak değerler. Bu kadar ufak değerlerdeki balans akımının işe yaraması için biz olabildiğince eş pilleri seçmeliyiz.  Böylece pillerin arasında çok az voltaj farklılığı oluşsa da bms bunu telafi edecektir. Ancak biz çok farklı pilleri birlikte gruplarsak 50 mA dengeleme akımı bir işe yaramayacaktır.

Pillerin iç direncini nasıl ölçebiliriz? Multimetre ile iç direnç ölçebilir miyiz?

Pillerin iç direnci genel olarak 100 mOhm’dan küçük olduğu için kullandığımız multimetreler aracılığı ile pillerin iç direncini ölçmek mümkün değildir. Bu ölçüm için daha hassas ve bu iş için geliştirilmiş cihazlar gereklidir.

Bu iş için en ucuz cihazlar iç direnç de ölçebilen bazı pil şarj cihazlarıdır.

Örneğin Xtar Dragon VP4 Plus şarj cihazı iç direnç ölçebilir. Probları yüzey temasını arttıracak şekilde tasarlandığı için iyi ölçüm sonucu vermektedir. Tabii ki çok hassas ve profesyonel işler için kullanılamaz. Fiyatı 500 tl civarında sanırım.

Bundan daha hassas ve taşınabilir cihazlar da vardır.

HİOKİ 3554 ve Neware BVIR ürünleri bu iş için geliştirilmiştir ve 2000 dolar civarında fiyatları var. Profesyonel firmalar içindir.

Bunlardan çok daha hızlı, çok daha doğru sistemler de vardır. Bu sistemler taşınabilir değil ve saatte 3600 pilin iç direncini ölçüp kaydedebilir. Fiyatları Binlerce dolardır.  Seri üretim yapan profesyonel firmalar içindir.

DC Metot ile İç Direnç Ölçme

Bu saydığım makineler AC 1000-hertz method yöntemi ile, sadece pilin eksi ve artı kutbuna temas yöntemi ile ölçüm yapıyordu. Bunun haricinde DC yöntem de vardır. DC yöntem ile ölçüm yapabilmek için 1 multimetreye ve pilden akım çekmemizi sağlayacak yüklere ihtiyacımız vardır.

Burada İç Direnç   R_ir = (V1-V2)/(I1-I2)  formülü ile hesaplanır. Batarya önce I1 akımı ile 5 saniye deşarj edilir, voltaj düşüşü ölçülür daha sonra I2 akımı ile 5 saniye deşarj edilir voltajı ölçülür.

Bu yöntem kesin sonuç vermez çünkü multimetre hassas olmayabilir, tam istediğimiz kadar akım çekemeyebiliriz, ancak yine de fikir verir.

Tüm bu yazılanlar fabrikadan çıkmış sıfır pil için geçerlidir, punta, lehim yapılmış pillerde doğru ölçüm yapılamayabilir, çünkü bahsettiğimiz iç direnç gerçekten çok  küçük.

Yazıda yanlışlık varsa, ya da sormak istedikleriniz varsa lütfen yazın. Farklı bir yöntem bilenler lütfen mesaj atsın. Okuduğunuz için teşekkürler.

TP4056 Devresi Nedir? Tp4056 ile Lityum İyon Pilleri Şarj Etmek

Merhabalar;

3.7V lityum iyon ve lityum polimer pillerin şarj edilmesi için çok basit bir devre var.

1 adet telefon şarj aleti ve istediğiniz kadar tp4056 devresi ile istediğiniz kadar pili şarj edebilirsiniz.

Örneğin aşağıda çizdiğim görselde gösterdiğim yerlerden 5V vererek veya direkt telefon usb'si bağlayarak pillerinizi şarj edebilirsiniz.

Neden 3 pil için 3 adet tp4056 kullandık, 1 tp4056 ile 3 pil şarj edemez miydik? Edebilirdik ancak şarj ettiğimiz pillerin birisi 3 volt, diğeri 3.5 volt, bi diğeri 4 volt olursa bunları paralel yaptığımızda pillerde sıkıntı olur. Bunun yerine 3 adet TP4056 ile ayrı ayrı şarj etmek pil sağlığı açısından daha sağlıklıdır.

1 pil ve 1 devreniz varsa piliniz 1a ile şarj olur.

Önce 4.2 volta kadar piliniz 1A şarj edilir, daha sonra 100 miliampere kadar şarj akımı düşürülür. 2000-2500 mAh'lik bir pil yaklaşık 3 saatte dolar.

3 pil bağlarsanız dolum yavaşlar.

Birden çok TP4056 kullanırsanız giriş akımını da arttırabilirsiniz.

1 seri tüm lityum iyon pillerde kullanılabilir.

İsterseniz 1 adet, isteseniz 2 veya 3 adet telefon şarj aleti bağlayabilirsiniz. 

Aynı mantıkla sonsuz adet lityum iyon pil şarj edebilirsiniz.
Üzerindeki direnç değiştirilerek şarj akımı azaltılabilir.

18650 Piller Nasıl Şarj Edilir? Lityum iyon Piller nasıl şarj edilir?

Lityum-ion piller yanıcı ve patlayıcı pillerdir, dikkatli bir şekilde kullanılmalıdır

Aksi belirtilmedikte li-ion pillerin maksimum şarj voltajı 4.2 volttur. (Bazı firmaların High Voltage Lityum İyon pilleri vardır, 4.35-4.40 Volta kadar şarj edilebilir)

Lityum iyon piller CC-CV(Constant Current-Constant Voltage) yöntemiyle şarj edilmelidir. Nedir bu yöntem? Önce sabit akımla şarj, daha sonra sabit voltajla akımı azaltarak şarj.

Yeni pil gelişmeleriyle birlikte li-ion piller çok hızlı şarj olmaktadır, her pilin şarj akımı farklıdır. Bu üreticiden üreticiye değişiklik gösterebilir. Ancak belirlenmiş bazı standartlar vardır. Ve tüm li-ion piller bu standartları karşılamak zorundadır.

1 seri yani 3.7 volt bir lityum iyon pil, önce kapasitesinin %50'si ile 4.2 volta kadar şarj edilmelidir. Daha sonra tam doyuma ulaşılması için şarj akımı kapasitenin %2'sine kadar düşürülerek cut-off akımına kadar şarj işlemine devam edilir.

3.7V 3000 mAh bir pili ele alalım. Li-ion piller standart olarak kapasitenin yarısı kadar akımla şarj edilirler demiştik. Yani şarj sistemimiz pili önce 4.2 Volta kadar 1500 mA sabit akım ile şarj edecek, pil 4.2 volta ulaştığında ise tam dolum için şarj akımını düşürecektir. Bu düşüş kapasitesinin %2’sine kadar devam edecektir. Yani 60 miliampere kadar.

Datasheetlerde aksi belirtilmedikçe lityum iyon piller için cut-off current kapasitenin %2'si ololarak belirlenmiştir. %2'de değil de %10'da keserseniz piliniz yine dolar ama belki kapasitenin %97-98'i kadar dolar. %2'den daha düşük değere kadar doldurmak pil ömrünün kısalmasına sebep olabilir.

Piladam Bloğuna Hoş Geldiniz

Arkadaşlar blogda pillerle alakalı her konuda paylaşım yapmaya çalışacağım.
Sorularınız varsa lütfen yorum yapın.