Một accu tốt nội trở củanó có giá trị nhỏ, khi accu bị xuống cấp giá trị nội trở của nó tăng lên.Nguyên nhân là do sự ăn mòn các bản cực hay dung dịch điện giải bị hao hụt  vv...Do vậy, có thể căn cứ vào giá trị nội trởaccu để xác định chất lượng của nó có còn dùng được hay không và đưa ra nhữngcảnh báo để xử lý hoặc thay thế.

I. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA ACCU.

Hiện nay, với sự phát triển bùng nổ về công nghệthông tin nên vấn đề về năng lượng là hết sức quan trọng, trong đó vấn đề nguồndự phòng là vấn đề hết sức cần thiết, accu là một trong các giải pháp được sửdụng phổ biến để cung cấp nguồn. Đặc biệt trong một số lĩnh vực như viễn thông,công nghệ thông tin, ô tô… Để hệ thống làm việc liên tục không ngắt quãng thìviệc kiểm tra chất lượng của accu online là rất cần thiết, để đáp ứng được vấnđề trên ta cần phải đo điện dẫn của accu bằng phương pháp đo nội trở để suy radòng và tuổi thọ của accu.

Có 2 phương pháp tổng thể để kiểm tra chất lượng củaaccu đó là: Phương pháp kiểm tra trong quá trình phóng nạp và xác định nội trởcủa accu. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng.

Phương pháp kiểm tra phóng/nạp đo chính xác dunglượng phóng của accu, tuy nhiên nó cần một khoảng thời gian khá lâu, khôngthích hợp với việc kiểm tra hàng loạt. Nếu dùng phương pháp đo này chỉ xác địnhđược chất lượng accu trong trường hợp offline ngoài ra nó gây ảnh hưởng khôngtốt cho accu và chỉ đo accu có dung lượng thấp.

Với phương pháp đo nội trở việc đánh giá dung lượngaccu ở phương pháp này phức tạp hơn vì nó dựa vào mối quan hệ giữa nội trở vàdung lượng của accu. Giá trị nội trở của accu phụ thuộc vào từng phương pháp đocụ thể, với phương pháp đo khác nhau sẽ cho ra kết quả khác nhau. Mối quan hệgiữa nội trở và dung lượng của accu là quan hệ phi tuyến phức tạp phụ thuộcnhiều yếu tố như: trạng thái làm việc của accu, nhiệt độ, chủng loại accu, chấtliệu làm accu… Tuy nhiên, phương pháp đo nội trở được thực hiện nhanh và có thểxác định được giá trị nội trở một cách chính xác, nếu dùng phương pháp bốn cực thìcó thể đo được nội trở rất nhỏ mà không phụ thuộc vào sai số do tiếp xúc hoặcdây nối. Đặc biệt khi dùng phương pháp đo nội trở có thể xác định được chấtlượng của accu trong trường hợp online.

Với công nghệ vi điện tử phát triển ngày càng mạnhvới tốc độ xử lý nhanh do đó các phép toán, thuật toán phức tạp được xử lý đơngiản. Vậy việc đo nội trở accu ngày càng được sử dụng rộng rãi để xác định chấtlượng cho accu.

            Vì vậy trong khuôn khổbài báo này nhóm tác giả trình bày cụ thể về cách thức kiểm tra chất lượng củaaccu theo phương pháp đo nội trở.

II. PHƯƠNG PHÁP ĐO NỘI TRỞ CỦA ACCU.

1. Tại sao phải đo nội trở, nội trởphụ thuộc vào các thông số nào của accu ?

            Giá trị nội trở đưa rathông tin hữu ích để phát hiện ra  accuđó có phải thay thế hay không. Tuy nhiên một mình điện trở không thể đưa raquan hệ tuyến tính với dung lượng của accu. Việc tăng điện trở của các accu chỉcho thấy sự lão hóa và chất lượng của accu.

            Khi đo nội trở của accumới thường dao động trong khoảng 8%. Mặc dù vậy khi accu được chuyển từ nhà máyra nó sẽ được kiểm tra miễn là các thông số điện áp và nội trở rơi vào dải chophép.  Sự thay đổi này chỉ do hai yếu tốquá trình sản xuất và chất liệu sử dụng. Với sự hỗ trợ tốt về kỹ thuật cácchuyên gia có thể căn cứ vào nội trở để xác định được tuổi thọ của accu. Nếugiá trị nội trở tăng khoảng 25% so với nội trở chuẩn 100% thì dung lượng củaaccu giảm đi 80%. Nội trở của accu trong quá trình phóng và trong quá trình nạplà khác nhau.

            Song song với việc đo nộitrở là đo điện áp của accu trong quá trình bảo dưỡng. Nếu điện áp quá thấp thìaccu bị hỏng (có thể bị ngắn mạch ở bên trong). Nếu điện áp quá cao thì có thểdo có một bộ nạp hoặc một accu khác được mắc nối tiếp. Có thể phát hiện ra sựhư hại của accu thông qua nội trở và kiểm tra lại theo điện áp và nhiệt độ củaaccu.

Phải đo nhiệt độ của accu vì nội trở của accu thayđổi theo nhiệt độ. Người ta cho phép sử dụng nhiệt độ của dung dịch điện giảiđể đánh giá mức độ hư hại của accu. Nếu bên trong accu bị ngắn mạch nhiệt độcủa nó rất nóng trong quá trình nạp. Nếu trong quá trình nạp mà accu không bị nóngcho ta biết có thể một trong những cell tạo nên accu bị hỏng. Nếu thời gian nạpcàng lâu hoặc việc phóng/nạp lặp lại nhiều lần sẽ làm dung lượng accu giảm.

2. Các phương pháp đonội trở của accu ?

            Có nhiều phương pháp đokhác nhau nhưng chủ yếu dựa các phương pháp: dùng nguồn một chiều, nguồn xoaychiều với tần số giới hạn trong dải nhất định để đo trở kháng hoặc dùng nguồnđa tần để tạo quang phổ điện trở…Ở đây ta xét đến một phương pháp đo nội trởchính xác là phương pháp đo bốn cực - nguồn xoay chiều (AC four – terminal)

            Phương pháp đo bốn cực -nguồn xoay chiều:

Nguyên lý đo: Nội trở của accu thay đổi trongdải vài mΩ đến hàng trăm mΩ tùy vào loại accu và dung lượng của nó. Dùng mộtdòng xoay chiều xác định điện áp rơi trên accu suy ra nội trở cần tìm. Mục đíchdùng một dòng xoay chiều cốt làm mất sự ảnh hưởng đến nguồn của accu. Phươngpháp này được gọi là “AC four – terminal” và phân biệt với phương pháp “DC four– terminal”. Hình 1 minh họa nguyên lý hoạt động của “AC four – terminal”. Dòngxoay chiều là i_s được đưa ra để đo giá trị nội trở, điện áp rơi trênnội trở là V_is. i_s là dòng xác định và nội trở đo đượckhông phụ thuộc vào điện trở tiếp xúc và điện trở dây nối. Trở kháng của vônmét rất lớn do đó không có dòng qua vôn mét, vậy điện áp rơi đo được chỉ rơitrên nội trở trong của accu.

Việc xác định điện áp rơi V_istừ đó tìm ra nội trở thì phải sử dụng bộ tách sóng đồng bộ. Nó hoạt động trênnguyên tắc lọc loại bỏ thành phần điện kháng bên trong accu và hệ thống kiểmtra sẽ không chịu ảnh hưởng của các nhiễu bên ngoài. Đồng thời điện áp hai đầucực V_T củaaccu cũng được xác định. CPU sẽ dùng bộ chuyển mạch để đưa nội trở V_R và điện áp hai đầu cực V_B vào bộ biến đổi A/D sauđó đưa ra hiển thị.

            Phương pháp phát hiệnđồng pha: Sử dụng một nguồn tín hiệu chuẩn, cho tín hiệu này đi qua accu làmtín hiệu mới này lệch pha so với tín hiệu chuẩn, từ đó xác định góc lệch pha đểsuy ra nội trở của accu

Giảsử :            v₁ = Asin(wt)                  (1)

                                    v₂= Bsin(wt +q ) (2)

Góc lệch pha q là do thànhphần điện kháng trong accu gây ra, theo hình trên tín hiệu qua bộ lọc là:

v₁ xv₂  =  ABsin(wt)sin(wt +q )

                                                 =  1/2A.B.cosq – 1/2 A.B.cos(2wt +q )    (3)

Khi qua bộ lọc,thành phần một chiều 1/2ABcosq được xác định.

Trở kháng tổngcủa accu là Z = R + j X trong đó R = |Z|cosq

Ta thấy rằngthành phần một chiều này tỷ lệ với phần thực của trở kháng, điều đó có nghĩa lànguyên nhân có điện áp rơi là do nội trở R của accu. Do vậy đây là phương phápđo nội trở của accu mà không ảnh hưởng đến thành phần điện kháng.

III. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA THIẾT BỊ KIỂM TRAACCU DÙNG PHƯƠNG PHÁP BỐN CỰC - NGUỒN XOAY CHIỀU.

Trên cơ sở phân tích nguyên lý phươngpháp đo nội trở trên nhóm tác giả đưa ra sơ đồ khối thiết kế của thiết bị kiểmtra acccu như hình 3.

IV. KẾT QUẢ.

Đây là kết quả môphỏng khi sử dụng phương pháp bốn cực – nguồn xoay chiều để đo nội trở accu :

Đườngđặc tính của nội trở và điện áp theo thời gian phóng: Trong một giờ với dòngphóng là 5mA, nhiệt độ ở 23°C. Từ đường đặc tính nhận thấy rằng giá trị nội trở vàđiện áp của accu thay đổi ở mỗi loại accu khác nhau.

Từ đường đặctính của nội trở và điện áp biến thiên theo nhiệt độ: Từ đường đặc nhận thấykhi nhiệt độ tăng thì điện áp thay đổi không đáng kể. Đối với loại Ni- Cd vàLithium – Ion nội trở giảm, loại Ni – MH thay đổi không tuyến tính

V. KẾT LUẬN

            Thiếtbị kiểm tra bằng phương pháp đo nội trở thực hiện đơn giản và nhanh. Thiết bịnày cho phép đo được điện trở nhỏ với độ chính xác cao có sử dụng bộ tách sóngđồng bộ. Với kết quả thực nghiệm cho thấy mỗi loại accu có những đường đặc tínhkhác nhau về mối quan hệ giữa nội trở và nhiệt độ cũng như giữa nội trở vớithời gian phóng của accu. Để tìm ra mối quan hệ giữa nội trở với dung lượng củaaccu thì phải tiến hành kiểm tra trong một chu kỳ phóng/nạp dài hạn và dựa vàokinh nghiệm của người kiểm tra từ đó chúng ta cũng tìm được mối quan hệ giữanội trở và các thông số khác của accu.

            Đểxác định được chất lượng của accu thiết bị kiểm tra accu phải có một lượng dữliệu các thông số như : chủng loại accu, trạng thái làm việc, nhiệt độ làmviệc, dòng, áp và nội trở của accu. Căn cứ vào các thông số đó thiết bị kiểmtra tự động đưa ra đặc điểm của accu cần kiểm tra.

            Căncứ vào những vấn đề đã tìm hiểu nhóm nghiên cứu đang tiến hành chế tạo thửnghiệm thiết bị đo kiểm tra accu theo phương pháp được trình bày trên đây.