Выделяется ли на внутреннем сопротивлении аккумулятора тепло

[wrest]

Мы можем померить внутреннее сопротивление аккумулятора.

Получим какое-то значение в омах. Типичное для "пальчиковых" NiMh аккумуляторов значение -- десятки-сотни миллиом.

А выделяется ли на этом сопротивлении тепло по закону Джоуля-Ленца?

Понимаю что может зависеть от химии, вопрос про NiMh и LiIon.

[DimaM]

Если (ненадолго) закоротить аккумулятор, он нагреется.

[wrest]

DimaM
А... ну кстати, чет я не подумал. У меня ж есть опытная установка!
Есть вейп, в нем один аккумулятор типоразмера 18650, LiIon
Парю я обычно на мощности 30 Ватт, это значит нагрузка у аккумулятора примерно 450 мОм (спираль там 300 мОм, но после аккумулятора понижайка\повышайка).
Внутреннее сопротивление LiIon порядка 40-50 мОм, но в аккумуляторе 3 ватта вроде не выделяется, иначе я б наверное заметил.
То есть получается, что "эквивалентное" (с точки зрения выделения тепла на нём) внутреннее сопротивление по крайней мере LiIon заметно меньше чем его внутреннее сопротивление.

Но "опытной установки" на NiMh нету...

Я-то чего тут подумал. На морозе внутреннее сопротивление у NiMh растёт. Тогда должно бы расти и тепловыделение при работе на ту же нагрузку, это тепловыделение бы нагревало аккумулятор, что приводило бы к падению внутреннего сопротивления и падению тепловыделения...

[Dmitriy40]

wrest
30Вт (порядка 8А) непрерывно - как-то уж слишком много, наверное оно всё же редкими импульсами греет. Соответственно и на акке тепло выделяется импульсно, а меньше ватта заметить трудно (это наверное единицы градусов всего).
Но вообще акки вполне себе греются при заряде и разряде, вот например большая картинка разряда 18650 банки током 6А, чёрным цветом температура аккумулятора. И да, на морозе он будет сам подогреваться, на больших токах.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1352398 писал(а):

30Вт (порядка 8А) непрерывно - как-то уж слишком много, наверное оно всё же редкими импульсами греет.

Импульсами. По 5-6 секунд. Импульсы называются "затяжки". 30 ватт это немного , девайс способен на 75 (у меня маломощный). Но на 75 не способен я

Dmitriy40 в сообщении #1352398 писал(а):

Но вообще акки вполне себе греются при заряде и разряде, вот например большая картинка
разряда 18650 банки током 6А

Да, это понятно, непонятна степень нагрева, есть ли какое-то эквивалентное сопротивление в смысле нагрева и от чего оно зависит. На графике аккумулятор отдал все свои 3200 мАч, (недодал что-то около 50 мАч, что в пересчете на джоули будет что-то около 650 джоулей. Но вот куда они делись, какая их часть ушла в тепло, неясно. Теплоемкость воды как мы знаем очень высока. 650 джоулей достаточно чтобы нагреть 50 грамм (масса аккумулятора) воды на 3 с чем-то градуса. Но аккмулятор не из воды, и есть конвекция и т.п.

И больше интересует NiMh

А почему интересует -- вот почему.

Есть у ребенка машинка игрушечная, в ней 5 NiMh аккумуляторов, на полном заряде машинка ездит 3 с оловиной часа, средний ток 800 мА, средняя мощность (когда ездит) около 8 ватт. При теперешних температурах хватит ли выделяемого внутри аккумуляторов тепла чтобы согреваться? Видимо не хватит. Имеет ли смысл делать какой-то подогрев (параллельно мотору какую-то спиральку подключить и сунуть её в батарейный блок) чтобы продлить работу от аккумуляторов на холоде? Похоже, самонагрева не зватит на это, а вот нужен ли нагрев внешним резистором...

Короче, задача такая: мы знаем, что с температурой падает и отдаваемая емкость NiMh (которая возвращается после отогрева). Как надо ( и надо ли) подогревать аккумуляторы собственной электроэнергией для максимально долгой работы скажем при температуре окружающего воздуха около нуля, минус пять, минус десять?

[GraNiNi]

wrest в сообщении #1352409 писал(а):

( и надо ли) подогревать аккумуляторы собственной электроэнергией для максимально долгой работы скажем при температуре окружающего воздуха около нуля, минус пять, минус десять?

Если чисто на интуиции (без расчетов), то подогрев сожрет больше запасенной мощности аккумулятора.

[Dmitriy40]

wrest в сообщении #1352409 писал(а):

Импульсами. По 5-6 секунд.

За 5-6 секунд аккумулятор существенно не нагреется, зато между "затяжками" успеет охладиться, т.е. средний нагрев будет незначительным, потому его и не замечаете.

wrest в сообщении #1352409 писал(а):

На графике аккумулятор отдал все свои 3200 мАч, (недодал что-то около 50 мАч, что в пересчете на джоули будет что-то около 650 джоулей. Но вот куда они делись, какая их часть ушла в тепло, неясно.

Это неправильный расчёт. Смотрите, в начале при возрастании тока напряжение упало на $0{,}4\text{В}$, т.е. внутреннее сопротивление можно оценить как $0{,}4\text{В}/6\text{А}\approx65\text{мОм}$. Далее, за время с 1м40c до 5м00c аккумулятор нагрелся с 30° до 34°, при этом тепла на нём выделилось $6\text{А}\cdot0{,}4\text{В}\cdot200\text{с}=480\text{Дж}$, т.е. теплоёмкость аккумулятора составила $480\text{Дж}/0{,}05\text{кг}/4°=2{,}4\text{кДж/кг}\cdot\text{K}$. Дальше температура растёт медленнее видимо из-за улучшения внешнего отвода тепла (охлаждения).

wrest в сообщении #1352409 писал(а):

Как надо ( и надо ли) подогревать аккумуляторы собственной электроэнергией для максимально долгой работы скажем при температуре окружающего воздуха около нуля, минус пять, минус десять?

Имея зависимость ёмкости от температуры (хотя бы в нескольких точках) всё решить совсем несложно. И да, думаю это иногда имеет смысл (при условии хорошей теплоизоляции аккумулятора), но искать цифры лень. Пошукайте на форумах авиамоделистов, там и токи большие и на глубоком минусе запускают.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1352432 писал(а):

внутреннее сопротивление можно оценить как $0{,}4\text{В}/6\text{А}\approx65\text{мОм}$. Далее, за время с 1м40c до 5м00c аккумулятор нагрелся с 30° до 34°, при этом тепла на нём выделилось $6\text{А}\cdot0{,}4\text{В}\cdot200\text{с}=480\text{Дж}$,

Так это и был вопрос темы: выделяется ли тепло на внутреннем сопротивлении, скажем так, в соответствии с его (сопротивления) измеренной "омической" величиной? Вы полагаете что именно так, а почему?

[Dmitriy40]

wrest в сообщении #1352434 писал(а):

Вы полагаете что именно так, а почему?

А как иначе и почему? Это ж банальные законы Ома и Джоуля-Ленца, есть ток, есть сопротивление (и никакое не реактивное или динамическое) - будет и тепло.
Может конечно химия вмешаться, но тут уж я не в курсе эндо- или экза-термические там реакции и насколько. Можно правда грубо прикинуть, ведь зависимость от тока квадратична, а вот вклад химии по идее линеен, и кажется да, замечал что нагрев от тока быстрее линейного.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1352440 писал(а):

А как иначе и почему? Это ж банальные законы Ома и Джоуля-Ленца, есть ток, есть сопротивление (и никакое не реактивное или динамическое) - будет и тепло.

Ну мне вот не очевидно, что на внутреннем сопротивлении аккумулятора будет выделяться тепло в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Да, аккумулятор омически ведет себя так, как будто состоит из идеального источника напряжения и внутреннего сопротивления, но вот то, что при разряде он будет греться пропорционально квадрату тока с коэффициентом пропорциональности равным омическому значению внутреннего сопротивления, для меня очень неочевидно (было когда я заводил тему).
Мне кажется, что аккумуляторы NiMh греются ближе к разряду, а пока заряженные, мало греются (на той же нагрузке).

[Dmitriy40]

wrest в сообщении #1352442 писал(а):

Мне кажется, что аккумуляторы NiMh греются ближе к разряду, а пока заряженные, мало греются (на той же нагрузке).

Вы с зарядом не перепутали? Это в конце заряда они греются сильнее, т.к. вливаемая энергия уходит не в химию, а в тепло.
Насчёт большего разогрева в конце разряда, такое может быть из-за увеличения внутреннего сопротивления при разряде, но вроде бы это бывает лишь у уже дохлых аккумуляторов, у свежих внутреннее сопротивление почти не растёт. Вот тут посмотрите графики импульсного разряда, по вертикальной высоте полосы будет видно внутреннее сопротивление. В соседней статье там же есть и тестирование ёмкости на морозе, но уже без подробных графиков.
Ещё разогрев ближе к концу разряда может быть если от аккумулятора забирается не ток стабильный, а мощность, тогда с падением напряжения ток будет расти - и расти саморазогрев. Но для этого нужен DC-DC, да и вообще весь эффект ограничен где-то двумя разами (напряжение падает с 1.3В до 0.9В с таким же ростом тока, ну и в квадрат), думаю несущественно.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1352460 писал(а):

Вы с зарядом не перепутали? Это в конце заряда они греются сильнее, т.к. вливаемая энергия уходит не в химию, а в тепло.

С зарядом понятно, но меня интересует разряд.

Dmitriy40 в сообщении #1352460 писал(а):

Насчёт большего разогрева в конце разряда, такое может быть из-за увеличения внутреннего сопротивления при разряде, но вроде бы это бывает лишь у уже дохлых аккумуляторов, у свежих внутреннее сопротивление почти не растёт.

Ну я не про большой, а про разогрев вообще. Не могу чем-то подтвердить, но впечатление именно такое: разогревается к концу разряда. Просто обычно вынимаешь их когда разрядятся, а они теплые немного. А в середине вроде и нет.

-- 07.11.2018, 23:19 --

Dmitriy40 в сообщении #1352460 писал(а):

В соседней статье
там же есть и тестирование ёмкости на морозе, но уже без подробных графиков.

От спасибо! Падение небольшое, меньше чем я думал. Так что и морочиться видимо не нужно.

[GraNiNi]

wrest в сообщении #1352488 писал(а):

Просто обычно вынимаешь их когда разрядятся, а они теплые немного. А в середине вроде и нет.

Так может разогрев идет все время, а температура просто медленно и монотонно возрастает?

Нужен эксперимент.
Приклейте скотчем к корпусу аккумулятора термопару и разряжайте его фиксированным током, контролируя температуру во времени.

[wrest]

GraNiNi в сообщении #1352493 писал(а):

Нужен эксперимент.

Я жумал, может кто и так знает..

[Theoristos]

Выделяется, конечно. Закон сохранения энергии никто не отменял.