Jak zmierzyć pojemność baterii litowo-jonowej

Kupiłem akumulator litowo-jonowy do aparatu (znacznie tańszy niż zamiennik marki, ale nieracjonalnie tani w porównaniu do akumulatorów litowo-jonowych AAA o podobnym ładowaniu). Mam jednak wątpliwości, czy ma on pojemność, którą twierdzi na opakowaniu (w mAH). Czy istnieje prosty sposób, aby z grubsza zweryfikować twierdzenie na opakowaniu, które jest bardziej precyzyjne i mniej czasochłonne niż przeprowadzenie testów porównawczych z aparatem i baterią porównawczą? Tzn. Czy istnieje jakieś urządzenie / metoda, która w przypadku baterii litowo-jonowej, która ma być w pełni naładowana, określa:

• Czy faktycznie jest w pełni naładowany
• Jaki jest jego aktualny ładunek w mAH

Ocena pełnego naładowania jest łatwą częścią.

• Metoda (a) W pełni naładowany akumulator litowo-jonowy ma napięcie w obwodzie otwartym wynoszące około 4,2 wolta *. (4.1 do 4.2 OK. 4.0 nie do końca. 4.3 - trochę za wysoko.) Niektóre kamery używają dwóch ogniw - dwa razy więcej niż oczekiwane napięcie. Laptopy i inne większe urządzenia używają 3 lub więcej komórek. Napięcie powinno być wielokrotnością powyższego napięcia. [* Istnieją warianty, które pozwalają na wyższe napięcia. Jeśli nie masz pewności, że dotyczy to twojego, załóż, że tak nie jest. Zrozumienie tego może być „denerwujące”.
  (tj. N x (4,1 do 4,2 V))

• Metoda (b) Użyj dobrej jakości ładowarki (np. Dostarczonej przez producenta aparatu lub znanej jakości), która ma „lampkę ładowania”.

  Umieść „naładowany akumulator w ładowarce”. W zależności od tego, ile czasu upłynęło od ostatniego ładowania, lampka ładowania powinna albo migać, albo być może świecić przez minutę lub dwie, a następnie zgasnąć.

  Wyjmij akumulator z ładowarki. Poczekaj 10 sekund. Umieść akumulator z powrotem w ładowarce. Lampka ładowania powinna bardzo krótko migać i zgasnąć.

Ocena zdolności jest trudniejsza, ale nie trudna.

(a) możesz uzyskać pewne wskazanie, dla nominalnie równych akumulatorów, na podstawie masy. Znaczna część ciężaru w akumulatorze LiIon jest aktywnie zaangażowana w podzespoły elektryczne lub mechaniczne (separatory, przewodniki, elektrolit i (oczywiście) litowo-metalowy. Dwie baterie o tej samej nominalnej pojemności powinny mieć podobne ciężary. Zgaduję, że Różnica 10% może wynikać z przypadku i budowy, ale poza tym byłbym podejrzliwy. W przypadku większych i cięższych akumulatorów ten test będzie działał lepiej niż w przypadku bardzo małych akumulatorów.

Dla zainteresowania, dla ogniw AA NimH jest to doskonały wskaźnik. Nowoczesne AA o dużej pojemności, które twierdzą, że pojemność 2500 mAh +, powinny mieścić się w zakresie dwudziestu gramów - powiedzmy 26 gramów plus niektóre nieco ponad 30 gramów. Wszystko poniżej 20 gramów jest kompletnym niewypałem, a wszystko, co najmniej 25 gramów jest podejrzane.

(b) Dla jakiejkolwiek dokładności musisz rozładować akumulator do „punktu końcowego” i zmierzyć pojemność. Żadna inna rozsądnie dostępna metoda nie jest dostępna. Istnieją inne metody, takie jak mierzenie zmiany napięcia w danym czasie pod danym obciążeniem i próba oceny położenia na krzywej rozładowania. Trudno to naprawić i wymaga doświadczenia i odrobiny szczęścia. Pomiar czasu rozładowania jest „łatwiejszy”.

Najlepsze jest stałe obciążenie prądowe, które można bardzo łatwo wykonać np. Za pomocą LM317 i jednego opornika, ale na razie zakładam, że nie chcesz tego robić. Zapytaj, jeśli jesteś zainteresowany.

Należy zastosować rezystor rozładowujący, którego rozładowanie zajmuje co najmniej godzinę. Możesz użyć silnika, lampy, kamery lub ... ale opornik ma pewne zalety.

R minimum ~ = (Cells_in_battery x 4000) / mAh

np. jeśli masz akumulator 1-komorowy (Voc = ~ 4,2 V) o pojemności 1500 mAh, to

• R = ogniwa x 4000 / mAh = 1 x 4000/1500 = 2,666 omów ~ = 3 omów lub 3,3 omów (wartość standardowa)

Użyj następnego największego rezystora niż obliczona wartość.
Nawet kilka razy większy jest OK, ale zajmie to proporcjonalnie więcej czasu.

Moc znamionowa rezystora: Moc rezystora = V ^ 2 / R = (4 x liczba ogniw) / R

np. dla powyższego pojedynczego ogniwa i rezystora 3 omów minimalna moc znamionowa wynosi

• 4 x 1/3 = 1,333 Watt.

Użyj rezystora 2 W lub większego.

Metoda:

Opiszę to krótko, ponieważ nie znam twojego poziomu doświadczenia. Może to być łatwe do naśladowania lub trudne. Jeśli trudne, zadawaj więcej pytań.

• Podłącz tymczasowe przewody do zacisków akumulatora. Dwa spinacze wygięte na końcu spoczywające na terminalu są płaskie, dostępne i trzymane za pomocą ciężarka lub taśmy. Przewody włożone do złącza nie są dostępne. Niektóre akumulatory nie dostarczą energii, dopóki nie potajemnie ich uścisniesz. ale większość będzie.

Akumulator z dostępnymi zaciskami.

Poniżej: trudniejszy dostęp do terminali. Mogą tu działać dwie szpilki do robienia sukienki lub dwa druty, ALE NIE KRÓTKIE RAZEM !!! JEŚLI NIE JESTEŚ WYGODNY, RÓŻNIE TO NIE ROBIĆ.

• Monitoruj napięcie akumulatora przez cały czas. Multimetr podłączony do przewodów akumulatora i ustawiony na odpowiedni zakres.

http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR4lcHSRViGF_kk58tbzmBWf9G11VxLY3J45qj0lW-_spRMZIiDNg

• Podłączyć rezystor do przewodów akumulatora. Uruchom minutnik. Monitoruj napięcie. Zatrzymaj przy 3,2 V na ogniwo. NIE WYŁADOWUJ PONIŻEJ 3 V NA KOMÓRKĘ. ZATRZYMYWANIE PRZY 3.2 V JEST „DOBRYM POMYSŁEM”. Bardzo głębokie rozładowanie może spowodować uszkodzenie akumulatora LiIon. Ustaw minutnik. NIE zostawiaj tego uruchomionego i odejdź.

Poniżej: typowa krzywa rozładowania „akumulatora” ogniwa litowo-jonowego.

Najlepszą metodą jest zrobienie tego przy użyciu oryginalnych i sklonowanych baterii i porównanie czasów.

• Metoda (c) Najłatwiejsza :-).

Użyj aparatu. Ustaw na wideo lub zdjęcia na czas. Zanotuj czasy rozpoczęcia i zakończenia ramki. Porównać.

Główne zalety to

• „ustaw i zapomnij

• brak zabawy z połączeniami baterii

• samowyzwalacz.

AKTUALIZACJA - 1 stycznia 2013 r. - Szczęśliwego Nowego Roku.

Właśnie zostałem zapytany przez kogoś o obwód LM317, o którym wspomniałem, dla stałego rozładowania prądu. Oto przykład. Skopiowałem to z bardzo przydatnej i trafnej strony poświęconej sterowaniu diodami LED - tutaj, a oni z kolei skopiowali ją z arkusza danych LM317.

Zapytanie offlist powiedziało

• Wspomniałeś sposób użycia LM317 do określenia pojemności baterii. Muszę sprawdzić baterię litowo-jonową o pojemności około 1700 mAh.
  Co zalecasz mi do mierzenia tego rodzaju pojemności baterii w rozsądnym czasie, takim jak 3-4 godziny.

Akumulator o pojemności 1700 mAh rozładuje się w ciągu 3 godzin przy 1700/3 = ~ 570 mA, a za 4 godziny przy 1700/4 ~ = 425 mA. Zatem użycie około 500 mA i sprawdzenie, jak długo to zajmie, pozwoli zmierzyć pojemność baterii.
Prąd obciążenia 3 w powyższym obwodzie wynosi
Iout = Vref / R1 tzw

R1 = Vref / Iout
Dla LM317 Vref = 1,25 V, a więc dla 500 mA
R1 = V / I = 1,25 V / 0,5 A = 2,5 oma.
Moc w R1 = I ^ 2 R = 0,5 ^ 2 x 2,5 lub około 0,7 W.
Rezystor 1 W prawdopodobnie by to przetrwał - 2 W lub 5 Watów byłoby lepsze.
LM317 rozproszy V_LM317 x I = (Vbattery - Vref) x I = (4,2-1,25) x 0,5 = ~ 1,5 W. Tak więc radiator lub kawałek aluminium lub inny materiał przewodzący ciepło w LM317 będzie „dobrym pomysłem”. Używam 4,2 V do napięcia akumulatora. Opadnie w miarę rozładowywania się baterii.

Należy pamiętać, że w wielu przypadkach akumulator LiIon o pojemności 1700 mAh może być bezpiecznie rozładowany z prędkością do 1C - w tym przypadku = 1700 mA. Bezpieczniej jest C / 2 = 850 mA. Producent powinien ustawić rzeczywistą maksymalną dozwoloną stawkę. Użyj Imax = C / 2, jeśli brak dostępnych danych. Zwykle będzie to bezpieczne, ale „zastrzeżenie” / „YMMV” ... W przypadku zastosowania wyższej częstotliwości rozpraszanie mocy w rezystorze i LM317 będzie wyższe i konieczne będą zmiany. Niektóre LM317 obsłuży 1A maks. Niektóre poradzą sobie z 1,5A. (Niektóre mniejsze pkgs <1A). Zobacz arkusz danych. LM350 to wersja LM317 dla starszego brata, która działa na kilku wzmacniaczach.

Napięcie punktu końcowego akumulatora powinno być napięciem końcowym, które będzie używane w systemie. Zgodnie z powyższymi komentarzami NIE MOŻE BYĆ poniżej 3,0 V, aby zapobiec uszkodzeniu baterii, a wyższe jest bezpieczniejsze. Musisz albo mieć to na baczności, jeśli ręcznie zatrzymujesz rozładowanie, LUB ustawisz automatyczny system odcinania. Jak to zrobisz i jak czas wyładowania zależy od Ciebie.

Tak, potrzebujesz obciążenia zastępczego i sposobu pomiaru napięcia (np. Multimetru)

Może być tak prosty jak rezystor, ale prąd spadnie wraz z napięciem, więc mAh jest nieco „trudniejszy” do obliczenia. Prawdopodobnie preferowane jest stałe obciążenie obojętne. Można go kupić jako układ scalony lub łatwo zrobić z opampem lub kilkoma tranzystorami (możesz użyć jednego, ale nie tak dokładnego, lepiej jest nazywać cascode)

Tak czy inaczej, powiedzmy, że bateria zaczyna się przy w pełni naładowanym 4 V (zwykle około 4,1 do 4,2 V) i umieszczasz na niej rezystor 40 omów. Spowoduje to przepływ 100 mA prądu. Jeśli regularnie mierzysz napięcie, możesz obliczyć przepływający prąd. Gdy akumulator jest rozładowany, możesz zintegrować zebrane odczyty, aby uzyskać pojemność akumulatora w mAh. Więc jeśli masz czytać co godzinę i otrzymujesz 10 odczytów 100 mA, zanim bateria zostanie uznana za rozładowaną (zwykle około 3 V, dobrze jest być testowanym przez producenta, ale napięcie spadnie dość gwałtownie pod koniec pojemności), masz 1000 mAh bateria (w rzeczywistości prąd spadnie, chyba że użyjesz stałego obciążenia prądem)

Należy pamiętać, że akumulatory zwykle mają mniejszą pojemność przy wyższych prądach, więc jeśli pobierzesz 1A, całkowita mAh będzie niższa. Wybrałbym wartość, która jest wystarczająco niska, aby akumulator działał rozsądnie (bez względu na to, co testowali producenci, jeśli dostępny jest arkusz danych - prawdopodobnie dość niski)

Powinieneś skończyć z czymś takim podczas rysowania wyników (pamiętaj, że oś x jest w godzinach Amp:

C to szybkość rozładowania potrzebna do rozładowania w ciągu 1 godziny, więc dla baterii 1000 mAh 0,1 C to 100 mA, 1 C to 1 A, 18 C to 18 A. Możesz zobaczyć, jak pojemność spada przy wyższych prędkościach rozładowania. UWAGA - (jak wspomniano Russell) nie próbuj rozładowywać przy dużych prądach (np. Znacznie powyżej> 1C), chyba że masz absolutną pewność, że bateria sobie z tym poradzi (np. Niektóre baterie aparatu i baterie RC mogą rozładowywać się z dużą szybkością) Powyższe zdjęcie przedstawia miał być jedynie przykładem krzywych wyładowań.

Upewnij się również, że rezystor (jeśli go używasz) jest dokładny (1% lub mniej, jeśli możesz) i oceniono na moc, jakiej potrzebujesz do jego obsługi. W powyższym przykładzie przy 0,1 A i 4 V masz 0,4 W, więc potrzebujesz co najmniej 0,5 W rezystora 40 omów.

Dla informacji: mierzyłem ogniwa litowo-jonowe ze stałym prądem 100mA i minimalnym napięciem odcięcia 3,5. Znaleziono ogólne, niedrogie 14500 komórek z wytłoczonym 4000 mAhr wykazuje pojemność około 150 do 325 MaH. Większy 16850 wybity również 4000 mAh pokazuje pojemność około 1000 do 1600 mAh. Niedawno zdemontowałem stare baterie laptopów i stwierdziłem, że były one nieoznaczone typu 16850, ale wszystkie miały pojemność 1760 mAh. Uruchomienie wyższych szybkości rozładowania radykalnie zmniejsza pojemność, jak wspomniano w tym artykule. Najlepiej jest obliczyć wymagania dotyczące pojemności baterii zgodnie z projektem obwodu, aby określić rzeczywisty czas użytkowania. Trudność polega na znalezieniu baterii do zakupu w stanie „uczciwym”.

Nie wiem, czy ktokolwiek kiedykolwiek przeczyta tę odpowiedź, ponieważ minęły lata od ostatniej, ale oto moje podejście, havind miał to samo pytanie: jaka jest pojemność mojej baterii LiIon.

Wel doszedłem do wniosku, że naprawdę interesuje mnie: ile ładunków jest dostarczanych między stanem w pełni naładowanym a wyłączaniem się akumulatora. Wyłączenie w moim przypadku oznaczało, że sprzęt zaczął wydawać sygnał dźwiękowy, co oznacza, że ​​chciał zostać naładowany.

Aby naładować baterię, używam prostego kabla USB, ale z urządzeniem, które mierzy napięcie, prąd, czas i całkowitą liczbę miliamperogodzin. Te gadżety można znaleźć w Internecie i są tanie.

Tak więc, aby określić pojemność dostępnego akumulatora litowo-jonowego, po prostu pozwól mu się rozładować i naładuj go. Ilość mAh pokazana w kluczu do ładowania to efektywna pojemność.

Rozumiem, że akumulatory litowo-jonowe nie nagrzewają się ani nic, a każda mAh wchodząca podczas ładowania jest również dostępna do rozładowania podczas pracy. Tak więc numer, który znajdziesz w pełni ładujący, powinien dać ci odpowiedź.