バッテリーは使い果たされると電圧を失いますか?


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V = IR

抵抗は同じままで、私(または電流)が減少するという事実として知っています(私のものは古いバッテリーで遅くなります)。

それでは、9ボルトのバッテリーを1.5ボルトのバッテリーに変えることができますか?


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死んだ9vと呼ぶ前に、1.5ほど下がらないでしょう。新鮮な9Vは実際には約9.6V(oc)で動作し、9.0Vに達するまでに著しく「疲れた」状態になります。
ジャストジェフ

Daveはバッテリーに関する興味深いビデオをいくつか入手しました。おそらく、このビデオが面白いと思うかもしれません(実際にここで尋ねるよりも詳細があります):eevblog.com/2011/01/23/eevblog-140-battery-capacity-tutorial
PetPaulsen

回答:


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両方の効果は、バッテリーが消耗すると発生します。開回路電圧が下がり、内部抵抗が上がります。開回路電圧は、式から取り出された内部抵抗を使用して、バッテリーが出す電圧だけを具体的に測定していることに注意してください。それは、その抵抗に電流が流れないため、電圧が低下しないためです。まともな電圧計には、少なくとも10MΩの入力抵抗があります。これは、バッテリーが切れている場合よりもはるかに重要です。

とはいえ、これらのパラメーターは両方とも、バッテリーの化学的性質が異なると特性が異なります。NiCdとNiMHは、短い初期期間の後、かなり平坦な放電曲線を示します。これは、蓄積されたエネルギーが着実に低くなっても、ほとんどの放電サイクルで開回路電圧が大きく低下しないことを意味します。これらのバッテリーは、最後の10%程度のエネルギーが消費されるため、電圧がかなり急激に低下します。したがって、NiMHまたはNiCdの場合、電圧だけで充電状態を判断するのは困難です。

他の化学物質は、より直線的な放電曲線を持っています(固定電流で排出される蓄積クーロンの関数としての電圧)。昔ながらの炭素亜鉛電池は、このようなものです。通常、電圧と容量の両方の点で、かなりの温度依存性もあります。

はい、バッテリーは複雑になる可能性があります。


充電状態が低下するにつれて、電圧降下の正確な理由を明確にしてください。おそらく内部抵抗の増加によるものですか?
ティナJ

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実際、9Vバッテリーは使い果たされたときに低い電圧値を示しますが、これは単に内部抵抗が高いためだけではありません。非常に高いインピーダンスのDMMでも6または7Vを読み取ることができます。1.5Vまで低くできるかどうかはわかりません。内部抵抗の増加により、最終的にはそこからエネルギーを引き出すことができなくなります。そのため、電圧は漸近的にやや高い電圧になると予想されます。それでも、1.5Vまで消耗した9Vは、1.5Vバッテリーが供給できる電流を供給できなくなります。


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私がユーザーに助けが必要だと思う問題は、内部抵抗増加の概念であり、1.5 Vは電圧低下が問題であることを示すためのバッテリー切れの例です。
-Kortuk

妥当な抵抗負荷に給電している単一のセルが、その開放電圧が本質的にゼロになるまで妥当な時間で枯渇するかどうかはわかりませんが、直列接続されたパックの一部のセル(すべてが「9ボルトバッテリー」である)は、開回路電圧が負になります。確かに、私はかつて20mAの負荷を駆動しているときでも、0.2ボルトのようなものを測定する単三電池を持っていました。直列接続された9ボルトのパックは、前述のように内部抵抗が上昇しますが、開回路電圧が1.5V未満に低下する可能性があります。
-supercat

@stevenvh充電状態が低下するにつれて、電圧降下の正確な理由を明確にしてください。内部抵抗はどのように増加しますか?
ティナJ

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実際、バッテリーが使い果たされると抵抗は劇的に変化します。電圧は使用に伴って低下しますが、多くのアプリケーションでは、内部抵抗の増加により、電圧が低下するずっと前にバッテリーが使用できなくなります。


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バッテリーが消耗すると、開放電圧が低下し、内部抵抗が上昇します。バッテリーがほぼ完全に死んでいない限り、開回路電圧は、かなり直線的に低下するように見える内部抵抗と比較して、合理的にフラットのままです(ただし、異なる化学的性質は異なると思います)。
9Vバッテリーは、たとえば5オームの内部抵抗で始動し、放電すると100オーム以上に達する場合があります(図は概算であり、正確には調査されていません)。中程度に放電された9Vバッテリー(内部抵抗が50オームに上昇)を取り、マルチメーター(たとえば1メガオームの負荷)で読み取る場合、マルチメーターには回路の負荷がほとんどないため(たとえば9 * 1000000/1000050 = 8.99V)。
500オームの負荷では、9 * 500 /(500 + 50)= 8.18Vに低下します。
たぶん、開回路電圧は7.5Vになり、抵抗は200オームになります(これらの数字は単なる大まかな例ですが、グーグルは間違いなくもっとよく知っています)

そのため、バッテリーが使い果たされると電圧が低下し、内部抵抗も上昇します。通常、負荷がかかっているバッテリーをチェックして、バッテリーがどれだけ平らであるかを把握する方が良いでしょう。


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バッテリーは充電電圧に対してかなり一定の静電容量であるため、Vocまたは開回路定常状態電圧は、SOCに対して非常に直線的に低下します。ただし、ESRはSOCの90%を超えて急激に上昇し、SOCが50%を下回ると徐々に上昇し、バスタブ曲線のように10%を下回ると急激に上昇します そのため、ESRと、ESRが高いメモリの二次充電容量を伴う最近の電流は、SOCを備えた負荷バッテリ電圧に大きく影響します。ESRは、両端の負荷電流VとSOCで勾配を増加させます。


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私たちが知っているように、DC回路はVAと電圧と電流の積です。つまり、放電プロセス中にバッテリーの電圧が低下すると、バッテリーは必要なVA負荷に一致する高電流を供給しますが、電圧は内部抵抗を低下させますバッテリーが増加するので、バッテリーは実際の負荷が必要な電流を必要な量だけ流すことができないため、バッテリーが放電していることがわかります。


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バッテリーは底がチューブで繋がっており、一方は水で満たされ、もう一方は空であるという類推を使用しても安全ではないでしょうか。サーキットを開くと、シリンダー全体が空のシリンダーにぶつかります。しばらくの間、電子の不均衡により、シリンダー全体が空の状態になります。側面が均等化を開始した後、水流の圧力が遅くなり、チューブ(または内部抵抗)がほとんど水を通過させずに電圧が低下するようです。ある程度の圧力(電圧)が残っています。しかし、回路または部品の抵抗は大きすぎて電圧が効果的ではありません


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あなたが使用した方法でV = IRを使用するのは虐待です!これは、電位(電圧)の影響下で抵抗負荷を流れる電流に厳密に適用できます。次に、オームの法則を適用する抵抗負荷、電圧、および電流を定義します。

  • それは:Vはバッテリーの電圧、Rは外部抵抗または負荷、Iは通過する電流です。これは、バッテリーの電圧が消費されるにつれて低くなることとは関係ありません。
  • それは:Vはバッテリーの電圧、Rはバッテリーの内部抵抗、Iはバッテリーから外部負荷に供給される電流ですか?ここでオームの法則を適用すると、バッテリーから供給される電流が増加すると、バッテリーの端子で読み取られる電圧が低くなることがわかります。

充電状態が低下するにつれて(バッテリーを消費するほど)バッテリーの電圧が低下するのは、これは実際に電圧を生成する化学物質、つまり電解質に浸された電極の変化に関連しています。つまり、余分な自由電子の電極損失。

充電状態に対する電圧の変化の速度と挙動は、電気の法則ではなく、バッテリーの化学的性質に依存します。例として、アルカリ電池の電圧降下の形状とNiMh電池の電圧降下の形状を比較します(電池が消費されているとき)(ソース):

電圧降下

「バッテリーの電圧」と言うとき、開回路電圧、つまりバッテリーに電流が流れないことを意味することに注意してください。内部抵抗は、この電圧にこれまで影響を及ぼしません。

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